Уравнение распространения для жесткой фокусировки параболическим зеркалом

Физиками МГУ (группа доц. О.Г. Косаревой) совместно с коллегами из Франции выведено уравнение для вектора Герца, обобщающее непараксиальное уравнение однонаправленного распространения лазерного излучения на случай векторных эффектов.

На основе разработанного уравнения проведено численное моделирование жесткой фокусировки лазерного излучения идеальной тонкой линзой, задающей параболический волновой фронт пучка. Для верификации полученных результатов использованы векторные дифракционные интегралы, обобщающие интеграл Френеля на случай фокусировки параболическим зеркалом.

Получено аналитическое выражение для критической числовой апертуры, определяющей возможность корректного описания жесткой фокусировки параболической линзой с помощью уравнения для вектора Герца. Предложен метод модификации начальных условий, позволяющий обойти проблему некорректного описания. Полученные результаты открывают возможность моделирования нелинейной трансформации жестко сфокусированного фемтосекундного излучения мощных тераваттных лазерных систем, в том числе создания новых источников терагерцового излучения на основе микроплазмы.

Результаты опубликованы в статье A. Couairon, O. G. Kosareva, N. A. Panov, D. E. Shipilo, V. A. Andreeva, V. Jukna, and F. Nesa, “Propagation equation for tight-focusing by a parabolic mirror,” Optics Express 23, 31240 (2015).