Generation of a Microwave-to-Terahertz Supercontinuum in the Field of High-Power Femtosecond Mid-Infrared Laser Pulses

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The ratio of the velocity of laser-field-induced motion of electrons induced by tunneling ionization and speed of light is one of the key physical factors determining the efficiency of nonlinear optical processes in plasma media. We show that the use of powerful ultrashort pulses with a central wavelength in the mid-infrared range enhance plasma nonlinearities in air associated primarily with plasma currents induced by a intense laser field. On this basis, it is possible to implement laser-plasma schemes of the efficient generation of coherent broadband microwave and terahertz radiation, i.e. microwave–terahertz supercontinuum.

Sobre autores

Alexander Mitrofanov

Institute on Laser and Information Technologies, RAS, – Branch of FSRC “Crystallography and Photonics”, RAS

Autor responsável pela correspondência
Email: mitralex@inbox.ru
Rússia, 1 Sviatoozerskay Str., Shatura, Moscow Reg., 140700, Russia

Dmitry Sidorov-Biryukov

Lomonosov Moscow State University

Email: Dima-sidorov@mail.ru
Rússia, 1-62 Leninskie Gory, GSP-1, Moscow, 119991, Russia

Aleksandr Voronin

Lomonosov Moscow State University

Email: aa.voronin@physics.msu.ru
Rússia, 1-62 Leninskie Gory, GSP-1, Moscow, 119991, Russia

Mikhail Rozhko

Russian Quantum Center

Email: mv.rozhko@physics.msu.ru
Rússia, 30-1 Bolshoi Blvrd, Skolkovo, Moscow, 143025, Russia

Pavel Glek

Lomonosov Moscow State University

Email: glek.pb14@physics.msu.ru
1-62 Leninskie Gory, GSP-1, Moscow, 119991, Russia

Maxim Nazarov

National Research Center «Kurchatov Institute»

Email: nazarovmax@mail.ru
1 Kurchatov Sqr., Moscow, 123182, Russia

Evgeny Serebryannikov

Lomonosov Moscow State University

Email: serebryannikov@gmail.com
Rússia, 1-62 Leninskie Gory, GSP-1, Moscow, 119991, Russia

Andrey Fedotov

Lomonosov Moscow State University

Email: a.b.fedotov@physics.msu.ru
Rússia, 1-62 Leninskie Gory, GSP-1, Moscow, 119991, Russia

Bibliografia

  1. V.L. Ginzburg Propagation of Electromagnetic Waves in Plasma [Rasprostranenie elektromagnitnykh voln v plazme], USSR, Moscow, Fizmatgiz Publ., 1960, 552 pp. (in Russian).
  2. N. Blombergen, Y.R. Shen Phys. Rev., 1966, 141, 298. doi: 10.1103/PhysRev.141.298.
  3. N.G. Basov, V.Yu. Bychenkov, O.N. Krokhin, M.V. Osipov, A.A. Rupasov, V.P. Silin, G.V. Sklizkov, A.N. Starodub, V.T. Tikhonchuk, A.S. Shikanov Sov. J. Quantum Electron., 1979, 9, 1081. doi: 10.1070/QE1979v009n09ABEH009430.
  4. G.A. Mourou, T. Tajima, S.V. Bulanov Rev. Mod. Phys., 2006, 78, 309. doi: 10.1103/RevModPhys.78.309.
  5. A.M. Zheltikov, N.I. Koroteev Physics-Uspekhi, 1999, 42, 321. doi: 10.1070/PU1999v042n04ABEH000561.
  6. U. Teubner, P. Gibbon Rev. Mod. Phys., 2009, 81, 445. doi: 10.1103/RevModPhys.81.445.
  7. A. Akhmanov, S.M. Gladkov, N.I. Koroteev, A.M. Zheltikov Generation of Optical Radiation Harmonics in the Scattering of Electrons by Ions [Generatsiya garmonik opticheskogo udara pri rasseyanii elektronov na ionakh], USSR, Moscow, Phys. Dep., MSU Publ., 1988, Preprint No. 5 (in Russian).
  8. R.L. Carman, C.K. Rhodes, R.F. Benjamin Phys. Rev. A, 1981, 24, 2649. doi: 10.1103/PhysRevA.24.2649.
  9. T. Brabec, F. Krausz Rev. Mod. Phys., 2000, 72, 545. doi: 10.1103/RevModPhys.72.545.
  10. P.B. Corkum, F. Krausz Nat. Phys., 2007, 3, 381. doi: 10.1038/nphys620.
  11. S.M. Gladkov, N.I. Koroteev, A.M. Zheltikov, A.B. Fedotov Sov. Tech. Phys. Lett., 1988, 19, 610.
  12. A.B. Fedotov, S.M. Gladkov, N.I. Koroteev, A.M. Zheltikov J. Opt. Soc. Am. B, 1991, 8, 363. doi: 10.1364/JOSAB.8.000363.
  13. A.B. Fedotov, A.N. Naumov, V.P. Silin, S.A. Uryupin, A.M. Zheltikov, A.P. Tarasevich, D. von der Linde Phys. Lett. A, 2000, 271, 407. doi: 10.1016/S0375-9601(00)00390-X.
  14. K.Y. Kim, A.J. Taylor, J.H. Glownia, G. Rodriguez Nat. Photonics, 2008, 2, 605. doi: 10.1038/nphoton.2008.153.
  15. D.J. Cook, R.M. Hochstrasser Opt. Lett., 2000, 25, 1210. doi: 10.1364/OL.25.001210.
  16. S. Tzortzakis, G. Méchain, G. Patalano, Y.-B. André, B. Prade, M. Franco, A. Mysyrowicz, J.-M. Munier, M. Gheudin, G. Beaudin, P. Encrenaz Opt. Lett., 2002, 27, 1944. doi: 10.1364/OL.27.001944.
  17. X. Xie, J. Dai, X.-C. Zhang Phys. Rev. Lett., 2006, 96, 075005. doi: 10.1103/PhysRevLett.96.075005.
  18. M.D. Thomson, M. Kreβ, T. Lёoffler, H.G. Roskos Laser Photonics Rev., 2007, 1, 349. doi: 10.1002/lpor.200710025.
  19. T. Balčiūnas, D. Lorenc, M. Ivanov, O. Smirnova, A.M. Zheltikov, D. Dietze, K. Unterrainer, T. Rathje, G.G. Paulus, A. Baltuška, S. Haessler Opt. Express, 2015, 23, 15278. doi: 10.1364/OE.23.015278.
  20. D. Jang, R.M. Schwartz, D. Woodbury, J. Griff-McMahon, A.H. Younis, H.M. Milchberg, K.-Y. Kim Optica, 2019, 6, 1338. doi: 10.1364/OPTICA.6.001338.
  21. A.D. Koulouklidis, C. Gollner, V. Shumakova, V.Yu. Fedorov, A. Pugžlys, A. Baltuška, S. Tzortzakis Nat. Commun., 2020, 11, 292. doi: 10.1038/s41467-019-14206-x.
  22. A.V. Mitrofanov, D.A. Sidorov-Biryukov, M.M. Nazarov, A.A. Voronin, M.V. Rozhko, A.D. Shutov, S.V. Ryabchuk, E.E. Serebryannikov, A.B. Fedotov, A.M. Zheltikov Optica, 2020, 7, 15. doi: 10.1364/OPTICA.7.000015.
  23. A.M. Zheltikov Physics-Uspekhi, 2006, 176, 623. doi: 10.1070/PU2006v049n06ABEH005975.
  24. A. Couairon, M. Franco, A. Mysyrowicz, J. Biegert, U. Keller Opt. Lett., 2005, 30, 2657. doi: 10.1364/OL.30.002657.
  25. P. Sprangle, J. Peñano, B. Hafizi, C. Kapetanakos Phys. Rev. E, 2004, 69, 066415. doi: 10.1103/PhysRevE.69.066415.
  26. I. Thiele, R. Nuter, B. Bousquet, V. Tikhonchuk, S. Skupin, X. Davoine, L. Gremillet, L. Bergé Phys. Rev. E, 2016, 94, 063202. doi: 10.1103/PhysRevE.94.063202.
  27. A.V. Mitrofanov, A.A. Voronin, D.A. Sidorov-Biryukov, A. Pugžlys, E.A. Stepanov, G. Andriukaitis, T. Flöry, S. Ališauskas, A.B. Fedotov, A. Baltuška, A.M. Zheltikov Sci. Rep., 2015, 5, 8368. doi: 10.1038/srep08368.
  28. A.V. Mitrofanov, A.A. Voronin, D.A. Sidorov-Biryukov, S.I. Mitryukovsky, A.B. Fedotov, E.E. Serebryannikov, D.V. Meshchankin, V. Shumakova, S. Ališauskas, A. Pugžlys, V.Ya. Panchenko, A. Baltuška, A.M. Zheltikov Optica, 2016, 3, 299. doi: 10.1364/OPTICA.3.000299.
  29. A.V. Mitrofanov, A.A. Voronin, M.V. Rozhko, D.A. Sidorov-Biryukov, A.B. Fedotov, A. Pugžlys, V. Shumakova, S. Ališauskas, A. Baltuška, A.M. Zheltikov Optica, 2017, 4, 1405. doi: 10.1364/OPTICA.4.001405.
  30. T.I. Oh, Y.S. You, N. Jhajj, E.W. Rosenthal, H.M. Milchberg, K.Y. Kim New J. Phys., 2013, 15, 075002. doi: 10.1088/1367-2630/15/7/075002.
  31. W. Rogowski, W. Steinhaus Archiv für Elektrotechnik, 1912, 1, 141. doi: 10.1007/BF01656479.
  32. I. Babushkin, S. Skupin, A. Husakou, C. Köhler, E. Cabrera-Granado, L. Bergé, J. Herrmann New J. Phys., 2011, 13, 123029. doi: 10.1088/1367-2630/13/12/123029.
  33. A.A. Voronin, A.M. Zheltikov Phys. Rev. A, 2020, 101, 043813. doi: 10.1103/PhysRevA.101.043813.
  34. C. D’Amico, A. Houard, M. Franco, B. Prade, A. Mysyrowicz, A. Couairon, V.T. Tikhonchuk Phys. Rev. Lett., 2007, 98, 235002. doi: 10.1103/PhysRevLett.98.235002.
  35. C. D’Amico, A. Houard, S. Aktürk, Y. Liu, M. Franco, B. Prade, A. Couairon, V. Tikhonchuk, A. Mysyrowicz New J. Phys., 2007, 10, 013015. doi: 10.1088/1367-2630/10/1/013015.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Mitrofanov A.V., Sidorov-Biryukov D.A., Voronin A.A., Rozhko M.V., Glek P.B., Nazarov M.M., Serebryannikov E.E., Fedotov A.B., 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».