Фiламентацiя в областi перетину двох фемтосекундних лазерних променiв у сапфiрi

The filamentation phenomenon arising at the intersection of two femtosecond laser beams in a sapphire single crystal has been studied. Conditions for a regular multifilament structure (MFS) to emerge with the parameters depending on the pulse energy, intersection angle, and phase difference between two exciting beams are determined. For the first time, the formation of a single filament under the action of two different excitation beams is analyzed as an MFS implementation. The number of filaments in the MFS is demonstrated to depend on the number of interference maxima in the intersection region of beams, the power of which exceeds the critical power of self-focusing. Attention is paid to the possibility to control the multifilament structure by varying the phase difference between the interacting beams. Optical manifestations of the interaction between the filaments with the “attractive” or “repulsive” character are observed. The spectrum of the axial emission by a single filament, as well as its dependence on the filament length, is studied, and the process of four-wave mixing is shown to play a key role in its formation.
Дослiджено явище фiламентацiї при перетинi двох фемтосекундних лазерних променiв у монокристалiчному сапфiрi. Визначено умови утворення регулярної мультифiламентної структури (МФС), параметри якої залежать вiд енергiї iмпульсу, кута перетину i рiзницi фаз мiж двома збуджуючими променями. Вперше, як окрему реалiзацiю МФС, дослiджено процес формування одинарних фiламентiв при дiї двох рiзних променiв збудження. Продемонстровано, що число фiламентiв в МФС залежить вiд кiлькостi iнтерференцiйних максимумiв в областi перетину променiв, потужнiсть яких перевищує критичну потужнiсть самофокусування. Звернуто увагу на можливiсть керування мультифiламентною структурою шляхом змiни рiзницi фаз мiж взаємодiючими променями. Спостережено оптичнi прояви “притягувального” i “вiдштовхувального” характеру взаємодiї фiламентiв. Вивчено спектр осьового випромiнювання одинарного фiламента залежно вiд його довжини. Показано, що у формуваннi осьового спектра його випромiнювання визначальну роль вiдiграє процес чотирихвильового змiшування.