Фундаментальные проблемы лазерной визуализации быстро эволюционирующих плазменных микроструктур

28.04.2023

Докладчик(и):  Паркевич Егор Вадимович, к.ф.-м.н., ФИАН
Дата, время проведения:  03.05.2023, начало в 13.00
Адрес:  ул. Красноказарменная 17А, ком. 508 (5 этаж)


В работе проведены численные исследования особенностей дифракции лазерного излучения (на длинах волн 532 нм и 1064 нм) на плазменных нитях микронного диаметра с гладкими границами в приближении плоских волн. Плазма нитей предполагалась идеальной. При постановке расчетов варьировались диаметры (5–200 мкм) плазменных нитей, форма и максимальные значения (до 5×10¹⁹ см⁻³) распределений их электронной плотности. Дифракция излучения описывалась путем решения скалярного волнового уравнения Гельмгольца в первом Рытовском приближении. Таким способом моделировались изменения интенсивности и сдвига фазы дифрагированной волны в выходной плоскости нитей и оценивались характерные пространственные масштабы и амплитуды соответствующих изменений. Дополнительно были проведены расчеты поправок к распределениям интенсивности и сдвига фазы волны, полученным в первом Рытовском приближении. Следуя поэтапному обобщению картины дифракции на плазменных микроструктурах, исследовалась также дифракционная расходимость излучения позади (на расстояниях до 10 см) нитей (с разными характеристиками). Установлено, что заметные дифракционные эффекты возникают уже на стадии прохождения излучения сквозь плазменные микроструктуры даже в простейших приближениях взаимодействия лазерного излучения с плазмой. Дифракционные эффекты усиливаются в ближней волновой зоне нитей и существенно искажают их картины, а также способствуют появлению на изображениях различных оптических артефактов. Путем численного моделирования удалось детально охарактеризовать особенности визуализации плазменных образований в поле когерентного лазерного пучка. Результаты исследований могут найти широкое применение при обработке лазерных изображений микроструктур плазмы, регистрируемых линзовыми системами при наличии сильных дифракционных эффектов, в частности эффекта дефокусировки.

Возврат к списку