Немонотонная зависимость порога вынужденного комбинационного рассеяния 240-фс импульсов вблизи поверхности воздух–ПММА

Обнаружена немонотонная зависимость порога вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) 240-фс импульсов второй гармоники волоконного иттербиевого лазера (515 нм, 3 Гц, до 11 мкДж/импульс) в органическом стекле (полиметилметакрилат, ПММА) на валентных колебаниях С-Н при перемещении перетяжки фокусированного пучка (линза F = 16 мм) из воздуха в объем образца. Первый минимум порога (~2 мкДж) выявлен при совмещении перетяжки с поверхностью. При этом максимальная интенсивность и максимальный нелинейный показатель преломления (нелинейной линзы) поддерживают каналирование накачки в среде на максимальной длине экспоненциального усиления ВКР с учетом того, что половина каустики пучка в воздухе. Второй минимум достигается при перемещении всей каустики пучка, растянутой по оси пучка из-за сферической аберрации в слое ~1.8 мм у поверхности образца. Последующее перемещение перетяжки сопровождалось пятикратным ростом порога ВКР из-за преобразования части энергии импульса накачки (515 нм) в стоксову компоненту (605 нм), импульс которой смещается вперед из-за дисперсии показателя преломления и групповых скоростей. Запаздывание импульса накачки разрушает синергетический фактор воздействия, что снижает вероятность пробоя при пятикратном росте энергии накачки. На толщине образца ПММА 10 мм запаздывание достигает ~480 фс. Пробой наблюдался при флуктуации накачки в окрестности минимального порога (2 мкДж) у входной поверхности образца ПММА.

1. G. M. Krochik, Yu. G. Khronopulo. Sov. J. Quantum Electron., 5 (1975) 917—921

2. Y. Ganot, I. Bar. Appl. Phys. Lett., 107, N 13 (2015) 131108

3. M. Yoshizawa, M. Kurosawa. Phys. Rev. A, 61, N 1 (1999) 013808

4. C. W. Freudiger, W. Min, B. G. Saar, S. Lu, G. R. Holtom, C. He, J. C. Tsai, J. X. Kang, X. S. Xie. Science, 322 (2008) 1857—1861

5. C. H. Camp, M. T. Cicerone. Nat. Photonics, 9 N 5 (2015) 295—305

6. S. M. Pershin, M. Ya. Grishin, V. N. Lednev, P. A. Chizhov, V. A. Orlovich. Opt. Lett., 44 (2019) 5045—5048

7. S. M. Pershin, M. Ya. Grishin, V. N. Lednev, P. A. Chizhov. JETP Lett., 109, N 7 (2019) 437—440

8. S. M. Pershin, A. I. Vodchits, I. A. Khodasevich, M. Ya. Grishin, V. N. Lednev, V. A. Orlovich, P. A. Chizhov. Opt. Lett., 45, N 19 (2020) 5624—5627

9. A. I. Vodchits, Y. P. Voinov, V. S. Gorelik, A. D. Kudryavtseva, V. A. Orlovich, N. V. Chernega. Bull. Lebedev Phys. Inst., 40, N 12 (2013) 329—334

10. N. V. Tcherniega, A. Sokolovskaia, A. D. Kudryavtseva, R. Barille, G. Rivoire. Opt. Commun., 181 (2000) 197—205

11. S. M. Pershin, A. I. Vodchits, I. A. Khodasevich, V. A. Orlovich, A. D. Kudryavtseva, N. V. Tcherniega. Quantum Electron., 52, N 3 (2022) 283—288

12. S. M. Pershin, A. I. Vodchits, V. A. Orlovich, M. Ya. Grishin, I. A. Khodasevich. Bull. Lebedev Phys. Inst., 51 (2024) 45—51

13. B. Hafizi, J. P. Palastro, J. R. Peñano, T. G. Jones, L. A. Johnson, M. H. Helle, D. Kaganovich, Y. H. Chen, A. B. Stamm. J. Opt. Soc. Am. B, 33, N 10 (2016) 2062—2072

14. E. V. Barmina, N. N. Mel’nik, I. I. Rakov, G. A. Shafeev. Phys. Wave Phenom., 25, N 3 (2017) 165—169

15. J. Chen, J. Li, L. Xu, W. Hong, Yu. Yang, X. Chen. Polymers, 11, N 4 (2019) 601—613

16. R. W. Boyd. Nonlinear Optics, New York, Academic Press (2020) 459—493

17. P. A. Chizhov, M. Ya. Grishin, S. M. Pershin, V. N. Lednev, V. V. Bukin. Opt. Lett., 46, N 11 (2021) 2686—2689

18. M. A. Bolshov, Yu. I. Golyaev, V. S. Dneprovskii, I. I. Nurminskii. Sov. Phys. JETP, 30, N 2 (1970) 190—193