Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Powerful femtosecond singular pulses in the Kerr media with dispersion

Khasanov O., Smirnova T., Fedotova O., Rusetsky G. and Volyar A.

Download this article

Abstract. Nonlinear dynamics of high-intensity femtosecond singular pulses in a Kerr medium with group velocity dispersion (GVD) is analysed using variational and numerical approaches. We study underlying physical processes governing propagation of vortices: diffraction, Kerr self-focusing, defocusing due to photoin-duced plasma, and normal/anomalous GVD. Multifoci behaviour of vortices appear-ing in the medium are revealed. It is shown that the refocusing period depends on both the magnitude and sign of the GVD. The early stages of vortex beam filamenta-tion are described.

Keywords: polarised light, langbeinite crystals, phase transitions

PACS: 42.65.–k
UDC: 535.18 
Ukr. J. Phys. Opt. 14 74-84
doi: 10.3116/16091833/14/2/74/2013
Received: 19.12.2012

Анотація. З використанням числового і варіаційного підходів проаналізована нелінійна динаміка високо інтенсивних фемтосекундних сингулярних імпульсів у керрівському середовищі з дисперсією групової швидкості. Вивчені фізичні процеси, які керують поширенням вихорів: дифракції, керрівського самофокусування, розфокусування завдяки фотоіндукованій плазмі і нормальної/аномальної дисперсії групових швидкостей. Виявлена багатофокусна поведінка вихорів у цьому середовищі.  Показано, що період роз фокусування залежить, як від величини так і від знаку дисперсії групових швидкостей. Описаний ранній етап філа-ментації вихрового променя. 
REFERENCES
  1. Nye J F. and Berry M V, 1974. Dislocations in wave trains. Proc. R. Soc. London. Ser. A. 336: 165–190. doi:10.1098/rspa.1974.0012 
  2. Soskin M and Vasnetsov M, 2001. Singular optics. Progress in Optics. 47: 221–276. 
  3. Twisted photons: Applications of light with orbital angular momentum, Ed. by J P Torres and L Torner, Willey –VCH (2011). 
  4. Shvedov V G, Desyatnikov A S, Rode A V, Izdebskaya Y V, Krolikowski W Z and Kivshar Y S, 2010. Optical vortex for trapping and transport of particles in air. Appl. Phys. A. 100: 327–331. doi:10.1007/s00339-010-5860-4 
  5. Desyatnikov A S, Torner L and Kivshar Y S, 2005. Optical vortices and vortex solitons. Pro-gress in Optics. 47: 291–391. doi:10.1016/S0079-6638(05)47006-7 
  6. Alexeyev C N, Volyar A and Yavorsky M A, Fiber optical vortices, in Lasers, Optics and Electro-Optics Research Trends, Ed. by L I Chen (Nova Science Pub., 2007), pp. 131–223. 
  7. Egorov Yu A, Fadeyeva T A and Volyar A V, 2004. Fine structure of singular beams in crys-tals: colours and polarization. J. Opt. A. 6: S217–S228. doi:10.1088/1464-4258/6/5/014 
  8. Khasanov O, Smirnova T, Fedotova O, Rusetsky G and Romanov O, 2012. High-intensive femtosecond singular pulses in Kerr dielectrics. Appl. Opt. 51: 198–207. doi:10.1364/AO.51.00C198 
  9. Sudrie L, Couairon A, Franco M, Lamouroux B, Prade B, Tzortzakis S and Mysyrowitcz A, 2002. Femtosecond laser-induced damage and filamentary propagation in fused silica. Phys. Rev. Lett. 89: 186601-1–4. doi:10.1103/PhysRevLett.89.186601 
  10. Churilova A.V and Sukhorukov A P, 1999. Spatiotemporal effects at wave self-action in a dispersive medium with Kerr's nonlinearity. Bull. RAS, Physics. 63: 1913–1916. 
  11. Bergé L and Couairon A, 2000. Nonlinear propagation of self-guided ultra-short pulses in ionized gases. Phys. Plasmas. 7: 210–230. doi:10.1063/1.873816 
  12. Aközbek N, Bowden C M, Talebpour A and Chin S L, 2000. Femtosecond pulse propagation in air: variational analysis. Phys. Rev. E. 61: 4540–4549. doi:10.1103/PhysRevE.61.4540 PMid:11088254 
  13. Wu Z, Jiang H, Yang H and Gong Q, 2003.The refocusing behaviour of a focused femtosec-ond laser pulse in fused silica. J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 5: 102–107. doi:0.1088/1464-4258/5/2/305 
  14. Henz S and Herrmann J, 1999. Self-focusing and pulse shortening of femtosecond pulses in multiphoton-ionized dispersive dielectric solids. Phys. Rev. A. 59: 2528–2531. doi:10.1103/PhysRevA.59.2528 
  15. Vinçotte A and Bergé L, 2005. Femtosecond optical vortices in air. Phys. Rev. Lett. 95: 193901-1–14. doi:10.1103/PhysRevLett.95.193901 
  16. Blagoeva A B, Dinev S G, Dreischuh A A and Naidenov A, 1991. Light bullets formation in a bulk media. IEEE J. Quantum Electron. 27: 2060–2065. doi:10.1109/3.83416 
  17. Akhmediev N, Ankiewicz A and Soto-Crespo J M, 1993. Does the nonlinear Schrodinger equation correctly describe beam propagation? Opt. Lett. 18: 411–413. doi:10.1364/OL.18.000411PMid:19802152 
  18. Bang O, Krolikowski W, Wyller J and Rasmussen J J, 2002. Collapse arrest and soliton stabi-lization in nonlocal nonlinear media. Phys. Rev. E. 66: 046619. doi:10.1103/PhysRevE.66.046619PMid:12443361 
  19. Sukhorukov A A and Kivshar Y S, 2006. Slow-light optical bullets in arrays of nonlinear Bragg-grating waveguides. Phys. Rev. Lett. 97: 233901–4. doi:10.1103/PhysRevLett.97.233901 PMid:17280202  
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics