18.12.2018 Vielteilcheneffekte in Luft

Ausbildung von Megafilamenten bei der Ausbreitung intensiver Terahertzimpulse in Luft

Einem Team von Forschern der Universitäten Los Angeles, Tucson und Marburg ist es gelungen, die selbst-induzierte Ausbildung von Wellenleiterkanälen in Luft zu beobachten, die die Ausbreitung hochintensiver Terahertz Impulse über sehr lange Distanzen ermöglichen. Hierbei bilden sich sogenannte Megafilamente durch die subtile Kompensation der stark nichtlinearen Einflüsse von Selbstfokussierung, Beugung und Defokussierung. Als Ursache für die Defokussierungseffekte wurden ionisierte freie Elektronen identifiziert, die durch anregungsinduziertes Dephasieren der von dem propagierenden Terahertzimpuls getriebenen Polarisation in Luft entstehen. Damit wurde das von der Arbeitsgruppe um Prof. S.W. Koch bereits 1993 für stark angeregte Halbleiter entwickelte Konzept des wechselwirkungsinduzierten Dephasierens [vgl. H.Wang, K. Ferrio, D. G. Steel, Y. Z. Hu, R. Binder, and S. W. Koch, Transient Nonlinear Optical Response from Excitation Induced Dephasing in GaAs", Phys. Rev. Lett. 71, 1261 (1993)] erstmals auch bei Ausbreitungseffekten in Luft beobachtet. Diese Arbeit wurde kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Photonics“ veröffentlicht [Tochitsky et al., Nat. Phot., 13, 41 – 46 (2019)] und unter News & Views nochmals besonders herausgestellt [G. Steinmeyer, Nat. Phot. 13, 7 (2019)].

Originalpublikation:

Megafilament in air formed by self-guided terawatt long-wavelength infrared laser
Sergei Tochitsky, Eric Welch, Mikhail Polyanskiy, Igor Pogorelsky, Paris Panagiotopoulos, Miroslav Kolesik, Ewan M. Wright, Stephan W. Koch, Jerome V. Moloney, Jeremy Pigeon, and Chan Joshi, 
Nature Photonics, Vol. 13, Jan. 2019, 41 – 46