Механизм вторичной лазерной генерации в азоте

Мощные лазерные импульсы при распространении в воздухе могут испытывать нелинейные процессы самофокусировки, ведущие к ионизации и образованию плазменных нитей. В этих нитях наблюдается генерация вторичного лазерного излучения благодаря переходам между уровнями с инверсной населенностью (большим числом атомов на верхних уровнях, чем на нижних). Однако оставалось неизвестным, какие уровни получают инверсную заселенность. C. Kleine (Институт нелинейной оптики и короткоимпульсной спектроскопии имени М. Борна, Германия) и соавторы выполнили новый эксперимент [7], который прояснил состав уровней с инверсной заселенностью в азоте. Азот облучался лазерными импульсами с длиной волны 800 нм с пиковой интенсивностью 4,5×10¹⁴ Вт см⁻², и для наблюдений результата ионизации применялась фемтосекундная мягкая рентгеновской спектроскопия. Полученные результаты говорят в пользу наличия инверсной заселенности между уровнями B²Σ⁺_u и A²Π_u. Ожидалось, что в туннельном режиме скорость ионизации экспоненциально уменьшается с увеличением энергии связи электронов, поэтому сам механизм появления инверсной заселенности пока остаётся неясным. [7] Kleine C et al., Phys. Rev. Lett. 129 123002 (2022)