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] / Disertacijoje nagrinėjamas intensyvių femtosekundinių šviesos impulsų fokusavimosi reiškinys kubinio netiesiškumo terpėse bei atskleidžiama šviesos gijų formavimosi prigimtis. Darbe yra pasiūlytos ir eksperimentiškai realizuotos šviesos bangų paketų registravimo metodikos, kurios leidžia su didele skyra fiksuoti laikinę, erdvinę bei spektrinę šviesos bangų paketų dinamiką netiesinio sklidimo metu, taip pat stebėti bei itin tiksliai kiekybiškai įvertinti terpės savybių sparčius pokyčius. Pasitelkus didelės laikinės (20 fs) ir erdvinės (1 μm) skyros lazerinės tomografijos metodiką, parodyta, kad pradinio Gauso formos bangų paketo energija saviveikos Kero terpėje metu persiskirsto taip, kad erdvėlaikyje jis įgauna sudėtingą X tipo intensyvumo skirstinį. Ši transformacija yra universali, ir ją nulemia laikinis ir erdvinis spektro plitimas (dėl fokusavimosi ir fazės moduliavimosi), kūginė spinduliuotė (dėl keturbangio maišymosi) bei nuostoliai dėl daugiafotonės sugerties. Remiantis atvaizduojančio spektrometro metodika parodyta, kad formuojantis šviesos gijai normalios grupinių greičių dispersijos terpėje bangų paketo tolimojo lauko kampinis spektrinis skirstinys yra X formos, o anomalios grupinių greičių dispersijos terpės atveju – O formos. Abiem atvejais stebima bangų paketo lokalizacija, tačiau kiekybinius kampinių spektrinių skirstinių skirtumus nulemia keturbangio dažnių maišymo fazinio sinchronizmo sąlygos. Ir galiausiai, naudojant didelės laikinės (23 fs) ir erdvinės (1,5... [toliau žr. visą tekstą]

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]