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. / 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.

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.

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]