Šviesos netiesinio fokusavimosi reiškinys tyrinėjamas jau nuo pat lazerio sukūrimo. Ypatingai aktyviai nagrinėjamas šviesos gijų susidarymas bei jų dinamika skirtingos fazinės būsenos medžiagose. Šviesos gijos įdomios tuo, kad šviesa jose sklinda beveik nepatirdama difrakcijos ir dispersijos. Mokslininkai pasiūlė nemažai šviesos gijos taikymų, kaip pvz. atmosferos sluoksnių spektrinė analizė, atosekundinių impulsų generacija inertinėse dujose ar bangolaidžių užrašymas kietose skaidriose terpėse. Šviesos saviveikos metu pradinė bangų paketų forma erdvėje bei laike gali stipriai pakisti. Standartiniai impulsų charakterizavimo metodai, kurie remiasi erdvėje integruotų autokoreliacinių ir kryžminių koreliacinių funkcijų matavimu, įgalina gauti tik dalinę informaciją apie vykstančias šviesos impulso bei terpės savybių transformacijas ir jų fizikinę prigimtį. Todėl, norint gerai įvaldyti minėtus taikymus bei suprasti vykstančius fizikinius reiškinius, visiškam šviesos impulsų sąveikos su medžiaga ir šviesos gijų formavimo proceso charakterizavimui reikalingi nauji matavimo metodai, kuriuos pasitelkus būtų galima išmatuoti bangų paketo intensyvumo pasiskirstymą trijų matmenų erdvėje bet kuriuo laiko momentu bei registruoti momentinius terpės struktūros pokyčius. Antra vertus, šviesos ir medžiagos sąveikos procesai yra labai spartūs, tad jų tyrimui reikalinga labai didelė tiek erdvinė (μm eilės), tiek laikinė (fs eilės) skyra. Šiame darbe pasiūlėme didelės laikinės (20 fs) ir... [toliau žr. visą tekstą] / In the disertation, the self-focusing phenomenon of intense femtosecond light pulses in media with cubic nonlinearity is investigated and the origin of formation of light filaments is revealed. In this work, new measurement techniques are introduced and applied experimentally, which allowed high resolution temporal, spatial and spectral mapping of light wave-packet dynamics during the nonlinear propagation in transparent media, and enabled to observe and make accurate quantitative evaluation of the ultrafast change of medium properties. By means of high temporal (20 fs) and spatial (1 μm) resolution laser 3D mapping technique, it was shown that the initial Gaussian wave packet during self-action in Kerr media redistributes its energy in a way that in spatio-temporal domain the wave packet takes a complex X-type intensity distribution. This transformation is universal and is determined by temporal and spatial spectral broadening (as a consequence of self-focusing and self phase modulation), conical emission (as a consequence of four-wave mixing) and nonlinear losses caused by multiphoton absorption. By means of imaging spectrometer technique it was shown that in the medium with normal group velocity dispersion the far-field angular spectrum of the wave packet takes a characteristic X shape, whereas in anomalous group velocity dispersion regime – a characteristic O shape. In both cases the localization of the wave packet is observed, however the quantitative differences of the... [to full text]

Darbo tikslas: • Išanalizuoti šviesos spindulio diferencialinių lygčių sferiškai simetriškus sprendinius. Darbo uždaviniai: • Užrašyti ir išspęsti konkrečioje koordinačių sistemoje šviesos spindulio sklidimo diferencialines lygtis. • Iliustruoti sprendinius su Mathcad programa. / Work is to analyze the differential equations spherically symmetric solutions. Recorded and resolved in a particular coordinate system the light specific propagation in differential equations.Using the original beam equations found in specific cases spread radius of the sphere in which the refractive index depends only on the distance on the center. Derived formulas we framed when the beam trajectory equations given different refractive index dependence on the distance to the center of spherical symmetry.

Disertaciją sudaro įvadas, penki pagrindiniai skyriai ir išvados. Įvade aiškinamas sudėtingas šviesos gijų formavimosi procesas. Paaiškinami fizikiniai reiškiniai, lemiantys šviesos gijų generacijos bei evoliucijos ypatybes, supažindinama su įvairiais šviesos gijų susidarymo ir sklidimo modeliais. Antrajame skyriuje nagrinėjama pradinio pluošto diametro įtaka superkontinuumo spektrui. Trečias skyrius, skirtas šviesos gijų generacijos sklaidančioje terpėje tyrimui, apima atlikto eksperimento bei sukurtos naujos skaitmeninio modeliavimo schemos pristatymą, ir, galiausiai, skaitmeninio modeliavimo ir eksperimentinių rezultatų palyginimą. Ketvirtame skyriuje nagrinėjama daugelio gijų generacija elipsiniais pluoštais. Trumpai paaiškinta kaskadinio keturbangio maišymo įtaka šviesos gijų periodiškumui. Ištirta šviesos gijų periodo priklausomybė nuo bangos intensyvumo, ir atskleista daugelio gijų generacijos dinamika. Moduliacinio nestabilumo analizė ir jos įtaka taip pat pateikiama ketvirtame skyriuje. Penktajame skyriuje nagrinėjama ekstremalių įvykių tūrinėje Kerro terpėje atsiradimas. Palyginami plataus spektro generacijos kompiuterinio modeliavimo ir eksperimento metu surinkti statistiniai duomenys. Pabaigoje pateikti pagrindiniai darbo rezultatai ir išvados. / Thesis consists of introduction, followed by five main chapters and conclusions. Introduction is devoted to the explanation of filamentation process. The mechanisms responsible for filament generation and evolution are explained first and various models of the filamentation are presented as well. The second chapter is devoted to the study on supercontinuum spectrum dependence on the initial pulse diameter. The chapter 4 is devoted to the study of the filamentation in scattering medium, and covers the performed experiment, explanation of new developed numerical scheme, and finally comparison of the numerical and experimental results. The chapter 5 describes the multifilamentation with elliptical beam. The role of the four wave mixing to the filaments periodicity is briefly explained. The periodicity dependence on the wave of intensity as well the evolution of multifilamentation is shown. Three dimensional study of the modulation instability during multifilamentation process is also presented in chapter 5. The last chapter 6 is devoted to the origin of the rogue wave statistics in supercontinuum generation, and comparison of the numeric results with experimental. At the end (chapter 7) the main conclusions of the current work are presented.

Rapidly developing areas of high field physics, generation of high order harmonics or isolated attosecond pulses, require high peak power few-cycle pulse sources. Optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA) has shown potential to satisfy these requirements and at present OPCPA is the leading technology for high energy few-cycle pulse table-top systems. The main objectives of this thesis were to investigate optical parametric amplification of broadband seed pulses in femtosecond and picosecond regimes, to develop and optimize a compact TW-scale OPCPA system intended for various applications in areas of high-field physics. In this thesis the main concept of such system is discussed, advantages and disadvantages of proposed approach are analyzed, the setup is compared to other world known systems. In this thesis an original approach for power scaling of regenerative amplifier by implementing several active elements in prolonged resonator has been proposed and investigated. Femtosecond pulse amplification in dual active element Yb:KGW regenerative amplifier has been demonstrated, resulting in boost of average output power to 30 W. Broad bandwidth pulse generation, parametric amplification and compression to transform limited values were analyzed both numerically and experimentally. White light continuum generation in bulk material for broadband seed formation, its further optical parametric amplification in noncollinear scheme were investigated and Yb:KGW driven... [to full text] / Stiprių laukų fizikos srities tyrimams, aukštų eilių harmonikų ir pavienių atosekundinių impulsų generavimui, yra reikalingos kompaktiškos teravatų smailinės galios kelių optinių ciklų išvadinių impulsų lazerinės sistemos. Optinis parametrinis „čirpuotų“ impulsų stiprinimas yra vienas pagrindinių metodų leidžiančiu pasiekti šiems taikymams reikalingus lazerinių sistemų parametrus. Šios disertacijos darbo tikslas – ištirti femtosekundinės ir pikosekundinės trukmės impulsų stiprinimą optiniuose parametriniuose stiprintuvuose užkratui naudojant ypač plataus spektro signalą, bei sukurti ir optimizuoti čirpuotų impulsų parametrinio stiprinimo sistemą, užtikrinančią patikimą teravatų smailinės galios impulsų formavimą. Disertacijoje aptariama bendra tokios sistemos architektūra, nagrinėjami privalumai ir trūkumai, palyginama su kitomis pasaulyje egzistuojančiomis sistemomis. Šiame darbe pasiūlytas ir ištirtas lazerių vidutinės išvadinės galios didinimo metodas, naudojant kelis aktyviuosius elementus viename rezonatoriuje, ir pademonstruotas femtosekundinių impulsų stiprinimas šio metodo pagrindu sukonstruotame dviejų Yb:KGW aktyvių elementų regeneratyviniame stiprintuve, tokiu būdu padidinant lazerio išvadinę galią iki 30 W. Darbo metu sukonstruota bei ištirta Yb:KGW femtosekundiniu lazeriu kaupinamos baltos šviesos kontinuumo generavimo ir nekolinearaus kaupinimo optinio parametrinio stiprinimo sistema, kurios išvadinių impulsų energiją siekia 20 mikrodžiaulių, o impulsai... [toliau žr. visą tekstą]

In 1995 Braun and co-workers reported the observation of self-channeling of femtosecond laser pulses over 20 m in air. This first observation of femtosecond filament triggered a series of studies, which discovered an exciting physics beyond the interaction of ultrashort laser pulses with transparent dielectric media. This dissertation aims at comprehensive study of transient spatiotemporal phenomena (space-time transformations, pulse splitting and compression, filament propagation dynamics, supercontinuum generation and multiple filamentation) that take place during self-focusing of intense femtosecond laser pulses in various self-action regimes in transparent dielectric media with instantaneous Kerr nonlinearity. Various nonlinear optics diagnostic methods (three dimensional mapping, auto- and cross-correlation measurements, frequency resolved optical gating measurements), spatially resolved frequency spectra measurements, statistical analysis of spectral intensities and energies, numerical simulations were employed. The dissertation addresses important issues regarding complete physical understanding of the evolution cycle of femtosecond filaments in normally dispersive media, physical nature of spatiotemporal light bullets generated by filamentation in the anomalous group velocity regime, detailed statistical aspects of supercontinuum generation, and spatiotemporal characterization of multiple filaments. Analysed factors are useful for practical applications when... [to full text] / Ultratrumpiesiems šviesos impulsams sklindant skaidriose terpėse dėl jų saviveikos gali formuotis ypatingi šviesos dariniai – šviesos gijos, kurios pirmą kartą stebėtos 1995 m. Braun ir kt. Pirmuosius šviesos gijų stebėjimus sekė eilė tyrimų, kurie atskleidė įdomius femtosekundinių lazerinių impulsų saviveikos reiškinius, kartais apimančius platesnes netiesinės optikos tyrimų sritis. Šios disertacijos tikslas – išsamiai ištirti dinaminius erdvėlaikinius reiškinius (šviesos gijų sklidimą, erdvėlaikines transformacijas, impulsų skilimą ir spūdą, superkontinuumo generaciją ir daugelio šviesos gijų atsiradimą) įvairiuose intensyvių femtosekundinių lazerio impulsų saviveikos režimuose skaidriose dielektrinėse terpėse su momentiniu Kero netiesiškumu. Tyrimams naudoti įvairūs netiesinės optikos metodai (trimatė lazerinė tomografija, auto- ir kryžminės koreliacijos matavimai, dažninės skyros optinės sklendės autokoreliaciniai matavimai), erdvinės-dažninės skyros spektrų matavimas, statistinė spektrinių, energijos matavimų analizė, skaitmeninis modeliavimas. Atliktų tyrimų visuma išplečia esamas žinias apie femtosekundinių šviesos impulsų saviveiką ir netiesinių optinių sistemų dinamiką normalios ir anomalios grupinių greičių dispersijos atvejais, vedančią prie nestabilumo ir ekstremalių optinių įvykių žadinimo. Kita vertus, ištirti veiksniai naudingi praktiniuose taikymuose, kai siekiama formuoti tvarkias erdvines-laikines struktūras, žadinti ekstremalias optines bangas arba... [toliau žr. visą tekstą]

Ultratrumpiesiems šviesos impulsams sklindant skaidriose terpėse dėl jų saviveikos gali formuotis ypatingi šviesos dariniai – šviesos gijos, kurios pirmą kartą stebėtos 1995 m. Braun ir kt. Pirmuosius šviesos gijų stebėjimus sekė eilė tyrimų, kurie atskleidė įdomius femtosekundinių lazerinių impulsų saviveikos reiškinius, kartais apimančius platesnes netiesinės optikos tyrimų sritis. Šios disertacijos tikslas – išsamiai ištirti dinaminius erdvėlaikinius reiškinius (šviesos gijų sklidimą, erdvėlaikines transformacijas, impulsų skilimą ir spūdą, superkontinuumo generaciją ir daugelio šviesos gijų atsiradimą) įvairiuose intensyvių femtosekundinių lazerio impulsų saviveikos režimuose skaidriose dielektrinėse terpėse su momentiniu Kero netiesiškumu. Tyrimams naudoti įvairūs netiesinės optikos metodai (trimatė lazerinė tomografija, auto- ir kryžminės koreliacijos matavimai, dažninės skyros optinės sklendės autokoreliaciniai matavimai), erdvinės-dažninės skyros spektrų matavimas, statistinė spektrinių, energijos matavimų analizė, skaitmeninis modeliavimas. Atliktų tyrimų visuma išplečia esamas žinias apie femtosekundinių šviesos impulsų saviveiką ir netiesinių optinių sistemų dinamiką normalios ir anomalios grupinių greičių dispersijos atvejais, vedančią prie nestabilumo ir ekstremalių optinių įvykių žadinimo. Kita vertus, ištirti veiksniai naudingi praktiniuose taikymuose, kai siekiama formuoti tvarkias erdvines-laikines struktūras, žadinti ekstremalias optines bangas arba... [toliau žr. visą tekstą] / In 1995 Braun and co-workers reported the observation of self-channeling of femtosecond laser pulses over 20 m in air. This first observation of femtosecond filament triggered a series of studies, which discovered an exciting physics beyond the interaction of ultrashort laser pulses with transparent dielectric media. This dissertation aims at comprehensive study of transient spatiotemporal phenomena (space-time transformations, pulse splitting and compression, filament propagation dynamics, supercontinuum generation and multiple filamentation) that take place during self-focusing of intense femtosecond laser pulses in various self-action regimes in transparent dielectric media with instantaneous Kerr nonlinearity. Various nonlinear optics diagnostic methods (three dimensional mapping, auto- and cross-correlation measurements, frequency resolved optical gating measurements), spatially resolved frequency spectra measurements, statistical analysis of spectral intensities and energies, numerical simulations were employed. The dissertation addresses important issues regarding complete physical understanding of the evolution cycle of femtosecond filaments in normally dispersive media, physical nature of spatiotemporal light bullets generated by filamentation in the anomalous group velocity regime, detailed statistical aspects of supercontinuum generation, and spatiotemporal characterization of multiple filaments. Analysed factors are useful for practical applications when... [to full text]

Darbo tema: akies dažninės skiriamosios gebos priklausomybės nuo žiūros kampo tyrimas. Šiame darbe analizuojami akies inertiškumo ypatumai. Išnagrinėta mokslinės literatūros žmogaus regos, akies inertiškumo, akipločio klausimais. Išanalizuota žmogaus regėjimo sistema, regos fiziologija. Pristatoma akies skiriamoji geba, pateikta jos matematinė išraiška, akies inertiškumo pavyzdžiai. Atliktas tyrimas, kurio metu nustatoma akies dažninės skiriamosios gebos priklausomybė nuo žiūros kampo. Tyrime dalyvavo 36 žmonės. Tiriamieji suskirstyti į dvi: 10-25 ir 26-50 metų amžiaus grupes. Tyrime nustatyta, tiriamųjų dažninės skiriamosios gebos priklausomybė nuo žiūros kampo, apskaičiuoti vidutiniai tyrimo duomenų rezultatai, pateikti įvairūs, tyrimo eigoje išryškėję nukrypimai nuo vidurkio. Šie tyrimo duomenys pavaizduoti grafiškai. Analizuojant teorinę medžiagą pastebėta, kad Lietuvoje, tai mažai tyrinėta sritis. Gauti tyrimo rezultatai rodo, kad padarius didesnius, daug daugiau tiriamųjų, kriterijų, apimančius tyrimus, būtų galima gauti įdomių rezultatų. / The subject of the work is the investigation of the dependence of human eye frequency resolution on a viewing angle. The final work analysis the features of eye inertia. Scientific literature was studied to look into the issues of human’s eyesight, eye inertia and the range of vision. The system and physiology of human’s eyesight have been examined as well. The work introduces eye resolution and its mathematical expression, and gives inertia examples. The investigation has been carried out to determine the dependence of human eye frequency resolution on a viewing angle with 36 people participating in it. The people were divided into two groups according to their age: 10-25 and 26-50. The investigation has determined the people’s dependence of eye frequency resolution on a viewing angle. The average data of the results have been estimated and various deviations from the mean shown up during the investigation are graphically presented in the work. While studying the theoretical material it was noticed that this field is still a byway in Lithuania. The findings suggest that if deeper and more criteria spanning researches were carried out, more revealing results could be expected.

Spontaneous parametric down conversion (SPDC) – incoherent light scattering – is one of the main entangled photons source applied in quantum optics experiments. The tradition to pump SPDC by laser radiation was established from the very first SPDC experiments in 1968. The aim of this thesis was experimentally to investigate the ability to generate an SPDC pumping by both temporal and spatially incoherent radiation - a high-power blue LED. Weak SPDC signals were registered with high sensitivity CCD cameras, photons coincidences were detected with photon counters. The theoretical simulations were performed in parallel with experiments. Therefore, mathematical simulation code was written in order to estimate the SPDC power distribution and simulate photon coincidence experiment changing the properties of pump beam and detection system. Experimental results reveal that incoherent light sources can be good alternative for the laser systems in order to generate average quality biphoton fields especially in those experiments in which low biphoton field coherency would be advantage. The main advantages of the incoherent sources over laser systems are low cost, simple production technology and the huge commercial variety of different wavelength sources. / Parametrinė fluorescencija (PF) – nekoherentinė šviesos sklaida – yra vienas pagrindinių susietųjų fotonų šaltinių taikomų kvantinės optikos eksperimentuose. Nuo pat pirmųjų PF eksperimentinių tyrimų 1968 metais įsigalėjo tradicija šį reiškinį žadinti išimtinai lazerine spinduliuote. Šios disertacijos tikslas – eksperimentiškai ištirti galimybę generuoti PF tiek laikiškai, tiek ir erdviškai nekoherentine spinduliuote – didelės galios šviesos diodu. Atliekant tyrimus didelio jautrio CCD kamera buvo registruojami silpni PF signalai, pavienių fotonų skaitliukais buvo registruojami fotonų sutapimai,. Lygiagrečiai eksperimentiniams tyrimams buvo atliekami teoriniai skaičiavimai. Šiuo tikslu buvo parašytas matematinio modeliavimo programinis kodas, skirtas įvertinti PF erdvinį galios pasiskirstymą bei modeliuoti fotonų sutapimų eksperimentą, keičiant kaupinimo pluošto ir detekcijos sistemos savybes. Šio darbo rezultatai atskleidžia, kad nekoherentiniai šaltiniai gali būti puiki alternatyva lazerinėms sistemoms siekiant žadinti vidutinės kokybės dvyninius laukus, ypatingai tokiose tyrimų srityse, kuriose mažas dvyninio lauko koherentiškumas būtų didžiulis privalumas. Pagrindiniai nekoherentinių šaltinių pranašumai prieš lazerines sistemas: maža kaina, paprasta gamybos technologija ir didžiulė komercinė skirtingo bangos ilgio šaltinių įvairovė.

Šiame darbe atlikti konteinerinio tipo automatinės telekomunikacijų stoties (ATS), elektros energijos poreikių tyrimai. Tyrimų metu nustatyta, kad ATS kuri teikia fiksuoto ryšio paslaugas 250 vartotojų ir interneto prieigos paslaugas 156 vartotojams, per metus sunaudoja apie 6582 kWh elektros energijos, iš kurios apie 24 % (1550 kWh) sunaudojama įrangos kondicionavimui. Tyrimais nustatyta, kad elektros energijos suvartojimas tiesiškai priklauso nuo aplinkos oro temperatūros. Ištyrus ATS elektros energijos vartojimo ir saulės energijos kaitos dinamiką statistiniais metodais, nustatyta, kad apie 5326 kWh saulės energijos, konvertuotos į elektros energiją, galima naudoti tiesiogiai. Tai sudarytų apie 81 % nuo visos ATS suvartojamos energijos per metus. / In this study are analyzed a container – type automatic stations of telecommunications (ATS) electrical energy demand. There is investigated that ATS, which provides services of fixed connection for 250 users and internet access services for 156 users, consumes per year about 6582 kWh of electrical energy. About 24 % (1550 kWh) of this amount was consumed for conditioning of the equipment. It was found the linear correlation between energy demand and ambient temperature of the station. Investigation of the ATS electrical energy consumption and dynamics of solar energy changes using statistical methods found that about 5326 kWh of solar energy converted into electrical power can be used directly. This would represent about 81 % of the total energy consumption of ATS during the year.

Main objective of this thesis is to generate and amplify few cycle pulses in the infrared region. In this thesis, two approaches were introduced for few cycle pulse parametric amplification at 800 nm and 1.5 μm. First approach is dedicated for prospects for increasing average power of OPCPA via multi-beam pumping; the second approach is dedicated for generation of carrier-envelope-phase (CEP) stable high energy (up to tens of millijoules) few-cycle pulses at 1.5 μm. An experimental investigation of two or three beams-pumped OPCPA system based on type I BBO crystal is presented. The 2nd OPA stage was pumped by two or three pump beams derived from independent Nd:YAG laser amplifiers. The efficiency of interaction was shown to be comparable to that of single-beam pumped OPA and diminishes only slightly due to cascaded parametric diffraction of interacting waves. The effect was observed and its impact on efficiency of parametric amplification process was shown to decrease at larger intersecting angles of pump. In the prospect, the use of multiple lasers for OPA pumping has an appeal for increasing the repetition rate and consequently the average power of an ultrashort pulse laser system. Finally, the concept and realization of hybrid system based on type II KTP OPCPA and filamentation are described. A CEP-stable 1.5 μm OPCPA system with pulse energies up to 12.5 mJ after 4 OPA stages is demonstrated. Furthermore, self-compression of CEP-stable 2.2 mJ, 74.4 fs, 1.57 μm input... [to full text] / Disertacijos darbo tikslas – suformuoti ir parametriškai stiprinti kelių optinių ciklų trukmės impulsus infraraudonojoje srityje Šioje disertacijoje buvo tirtos dvi moduliuotosios fazės („čirpuotų“) impulsų parametrinio stiprinimo sistemos, stiprinančios ypač plataus spektro impulsus 800 nm bei 1,5 μm srityse. Pirmoji sistema skirta tirti galimybę didinti lazerinės spinduliuotės vidutinę galią keliais pluoštais kaupinamame parametriniame stiprintuve; antroji sistema skirta kelių optinių ciklų trukmės stabilios fazės impulsų formavimui 1,5 μm srityje. Disertacijoje aprašomas I tipo parametrinis stiprintuvas, kurio 2-oji pakopa buvo kaupinama dviem arba trimis nepriklausomų lazerinių šaltinių pluoštais. Nustatyta, kad parametrinį stiprintuvą kaupinant keliais pluoštais stebimas naujų erdvinių komponentų atsiradimas, kuriuos sąlygoja parametrinė pakopinė difrakcija, o tai mažina bendrą sistemos energetinio keitimo efektyvumą.. Darbo metu pademonstruota galimybė mažinti parametrinės difrakcijos sąlygotus nuostolius parametriniame stiprintuve derinant kampus tarp kaupinimo pluoštų. Taip pat pristatomas alternatyvus būdas formuoti didelės energijos (kelių dešimčių milidžaulių) kelių optinių ciklų trukmės stabilios fazės impulsus 1,5 μm srityje. Būdas paremtas sąlyginai siauro spektro 1,5 μm srityje stiprinimu II tipo KTP kristale bei spektro plėtra inertinėse dujose po stiprinimo. 4 pakopų parametriniame stiprintuve pasiekta iki šiol didžiausia 12,5 mJ impulso energija 1,5 μm... [toliau žr. visą tekstą]