Введение
1 Солитоны с малым числом колебаний поля в среде с керровской нелинейностью 49
1.1 Редуцированное волновое уравнение 54
1.2 Солитонные структуры циркулярно поляризованного поля в среде с «низкочастотной дисперсией 58
1.3 Солитонная динамика волнового поля с циркулярной поляризацией
1.3.1 Динамика солитонов с циркулярной поляризацией 68
1.3.2 Формирование солитона с циркулярной поляризацией 70
1.4 Динамические свойства «упругих взаимодействий волновых солитонов 70
1.4.1 Частоты сталкивающихся солитонов одинаковы 71
1.4.2 Частоты сталкивающихся солитонов различны
1.5 Динамика поля с циркулярной поляризацией с учетом высокочастотной дисперсии (р ф 0) 76
1.6 Самокомпрессия лазерных импульсов на основе солитонной концепции 82
1.7 Векторные солитоны
1.7.1 Солитоны с линейной поляризацией 91
1.7.2 Солитоны с эллиптической поляризацией
1.8 Столкновение солитонов, вращающихся в противоположных направле
1.9 Солитонные структуры циркулярно поляризованного поля с произвольной степенной нелинейностью 113
1.10 Солитонные решения в рамках полного волнового уравнения 117
1.10.1 Точные солитонные решения с произвольным числом колебаний
1.10.2 Численный анализ 124
1.11 Обсуждение результатов 129
2 Структурные особенности самофокусировки лазерных импульсов с малым числом колебаний поля в среде с кубичной нелинейностью 132
2.1 Постановка задачи. Основные уравнения 135
2.2 Качественное исследование динамики самовоздействия 142
2.3 Динамика самовоздействия волновых полей в среде без дисперсии
2.3.1 Самовоздействие скалярного (линейно поляризованного) поля 149
2.3.2 Самовоздействие циркулярно поляризованного поля 154
2.4 Особенности динамики самовоздействия в среде с дисперсией 168
2.4.1 Аномальная дисперсия w С иу,пл 170
2.4.2 Нормальная дисперсия w ьоу,пй 172
2.4.3 Нулевая дисперсия групповой скорости {ш шьпл) 174
2.5 Учет процессов, ограничивающих коллапс волнового поля 181
2.5.1 Насыщение нелинейности 181
2.5.2 Ионизация 183
2.6 Обсуждение результатов 185
3 Самокомпрессия лазерных импульсов в условиях самофокусировки в среде с аномальной дисперсией 188
3.1 Основные уравнения 191
3.2 Качественный анализ самокомпрессии волнового пакета
3.2.1 Безаберационной приближение 198
3.2.2 Учет аберраций
3.3 Предельные возможности самокомпрессии лазерного импульса в процессе самофокусировки излучения 203
3.4 Исследование устойчивости лазерного импульса относительно возму
3.5 Результаты численного моделирования
3.5.1 Односолитонная динамика (Л/— 1) 216
3.5.2 Многосолитонная динамика (Af 2) 220
3.6 Обсуждение результатов 230
Экстремальная самокомпрессия солитонов в режиме ионизации газа 233
4.1 Постановка задачи. Основные уравнения 237
4.1.1 Применимость двухуровневой системы 237
4.1.2 Феноменологическая модель среды с двумя сортами газа 239
4.1.3 Особенности самовоздействия лазерных импульсов в среде с различными типами нелинейностями
4.2 Самокомпрессия солитона 248
4.3 Устойчивость процесса самокомпрессии относительно модификации начального профиля волнового пакета 249
4.4 Отличительные особенности компрессии солитонов НУШ от солитонов с малым числом колебаний поля 252
4.4.1 Приближенное уравнение 252
4.4.2 Самокомпрессия солитонов НУШ 255
4.4.3 Самокомпрессия солитонов DNLS
4.5 Оптимизация режима самокомпрессии лазерного импульса 265
4.6 Обсуждение результатов 272
5 Ионизационно-индуцированная самокомпрессия лазерных импульсов мультитераваттного уровня мощности 274
5.1 Структура «холодных» мод диэлектрического капилляра 277
5.2 Базовая система уравнений на эволюцию ионизирующего импульса
5.2.1 Эволюционное уравнение для лазерного импульса 285
5.2.2 Граничные условия 289
5.2.3 Балансное уравнение 294
5.3 Качественное исследование 296
5.3.1 Закон сохранения энергии в электромагнитном импульсе .297
5.3.2 Закон изменения спектральных характеристик 299
5.3.3 Оценка на нарушение одномодовового режима распространения излучения 3 5.4 «Квазиодномодовый режим распространения излучения 302
5.5 Возбуждение нелинейной моды в капилляре 315
5.6 Ионизационный компрессор 326
5.7 Эксперимент 339
5.8 Обсуждение результатов 344
6 Самокомпрессия мултипетаваттных лазерных импульсов в условиях возбуждения кильватерной плазменной волны 347
6.1 Основные уравнения для описания динамики широкополосных лазер ных импульсов 351
6.1.1 Самовоздействие лазерных импульсов в условиях возбуждения кильватерной плазменной волны 351
6.1.2 Усиление лазерных импульсов в процессе обратного раманов-ского рассеяния в плазме 3 6.2 Экспериментальные результаты по усилению импульса при обратном рамановском рассеянии 364
6.3 Пространственно-временная неустойчивость лазерного импульса в условиях возбуждения кильватерной плазменной волны
6.3.1 Линейная стадия филаментационной неустойчивости 375
6.3.2 Результаты численного моделирования филаментационной неустойчивости 3 6.4 Анализ модификации спектра лазерного импульса 388
6.5 Самокомпрессия лазерного импульса в процессе самофокусировки релятивистски сильного лазерного излучения 395
6.6 Шланговая неустойчивость релятивистски сильных лазерных импульсов401
6.7 Экспериментальные результаты по укорочению лазерных импульсов в условиях возбуждения плазменной волны 416
6.8 Оптимизация режима самокомпрессии релятивистски сильных лазерных импульсов 427
6.9 Одномерная модель 432
6.10 Обсуждение результатов 442
Заключение 446
Список публикацийпотеме диссертации 449
Литература
