JETP Letters (Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters)JETP Letters (Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters)Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики0370-274X3034-5766The Russian Academy of Sciences69720410.7868/S3034576625110122ArticlesСтатьиResearch ArticleVynuzhdennoe rasseyanie Mandel'shtama–Brillyuena i opticheskiy proboy vody v odnom lazernom impul'se pri fokusirovke puchka nakachki na poverkhnost'Вынужденное рассеяние Мандельштама–Бриллюэна и оптический пробой воды в одном лазерном импульсе при фокусировке пучка накачки на поверхностьPershinS. MПершинС. Мpershin@kapella.gpi.ruBunkinA. FБункинА. ФDavydovM. AДавыдовМ. АFedorovA. NФёдоровА. НGrishinM. YaГришинМ. ЯSdvizhenskiyP. AСдвиженскийП. АИнститут общей физики им. А. М. Прохорова РАН151120251229-10VOL 122, NO9-10 (2025)ТОМ 122, №9-10 (2025)60661129112025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0370-274X/article/view/697204

Впервые обнаружено вынужденное рассеяние Мандельштама–Бриллюэна и оптический пробой в одном импульсе в слое воды (30 мм) с излучением спектральной линии водорода Hα 656.27 нм при фокусировке пучка Nd3+ : YAG лазера (532 нм, 10 нс, 0.4 мДж) на поверхность по нормали к ней с мощностью кратно ниже критической мощности самофокусировки 1.7 МВт в воде. При энергии лазерного импульса 0.6 мДж оптический пробой происходит перед развитием вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна, блокируя его. Эксперименты с дополнительным рядом образцов (ацетон, этанол, толуол и CCl4) выявили наличие оптического пробоя с локализацией у поверхности, что подтверждается выбросом капли ударной волной, а также генерацией линии водорода во всех образцах, кроме CCl4, где водород отсутствует в составе вещества. Синергетический механизм нелинейно-оптической компрессии импульса и коллапса пучка с достижением порога пробоя воды обсуждается.

Впервые обнаружено вынужденное рассеяние Мандельштама–Бриллюэна и оптический пробой в одном импульсе в слое воды (30 мм) с излучением спектральной линии водорода Hα 656.27 нм при фокусировке пучка Nd3+ : YAG лазера (532 нм, 10 нс, 0.4 мДж) на поверхность по нормали к ней с мощностью кратно ниже критической мощности самофокусировки 1.7 МВт в воде. При энергии лазерного импульса 0.6 мДж оптический пробой происходит перед развитием вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна, блокируя его. Эксперименты с дополнительным рядом образцов (ацетон, этанол, толуол и CCl4) выявили наличие оптического пробоя с локализацией у поверхности, что подтверждается выбросом капли ударной волной, а также генерацией линии водорода во всех образцах, кроме CCl4, где водород отсутствует в составе вещества. Синергетический механизм нелинейно-оптической компрессии импульса и коллапса пучка с достижением порога пробоя воды обсуждается.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант # 23-42-10019, ссылка на информацию о проекте: https://rscf.ru/project/23-42-10019/) в части изучения оптической подкачки усиления вынужденного рассеяния в воде в коротком резонаторе с периодом обхода составного длинного резонатора как в лазере с синхронной накачкой тонкого резонатора коротким путем импульсов.С. А. Ахманов, Р. В. Хохлов, Проблемы нелинейной оптики, Наука, М. (1964).R. W. Boyd, Nonlinear Optics, 3rd ed., Academic Press, N.Y. (2008).M. Sadraeian, I. Kabakova, J. Zhou, and D. Jin, Appl. Phys. Rev. 11, 021324 (2024); https://doi.org/10.1063/5.0183276.O. V. Karpova, A. D. Kudryavtseva, V. N. Lednev, T. V. Mironova, V. B. Oshurco, S. M. Pershin, E. K. Petrova, N. V. Tcherniega, and K. I. Zemskov, Laser Phys. Lett. 13(8), 085701 (2016); https://doi.org/10.1088/1612-2011/13/8/085701.V. I. Kovalev, S. M. Pershin, M. V. Arkhipenko, A. N. Fedorov, O. V. Karpova, and V. B. Oshurko, Proc. of Frontiers in Optics / Laser Science, OSA 2019, Sept 14-19; www.osa-opn.org/bio-quantum.P.-J. Wang, Y.-H. Pang, S.-Y. Huang, J.-T. Fang, S.-Y. Chang, S.-R. Shih, T.-W. Huang, Y.-J. Chen, and C.-K. Sun, Sci. Rep. 12, 12596 (2022); https://doi.org/10.1038/s41598-022-16845-5.S. N. Mantsevich, E. I.Kostycheva, A. N. Danilin, D. A. Brukvina, K. N. Min'kov, and N. Yu. Dmitriev, Phys. Rev. A 111(4), 043509 (2025); https://doi.org/10.1103/PhysRevA.111.043509Ю. Н. Карасев, В. С. Старупов, Письма в ЖЭТФ 7, 153 (1968).С. М. Першин, А. Ф. Бункин, М. А. Давыдов, А. Н. Федоров, М. Я. Гришин, Письма в ЖЭТФ 112(7), 437 (2020)B. Hafizi, J. P. Palastro, J. R. Penano, T. G. Jones, L. A. Jonson, M. H. Helle, D. Kaganovich, Y. H. Chen, and A. B. Stamm, J. Opt. Soc. Am. B 33(10), 2062 (2016); https://doi.org/10.1364/JOSAB.33.002062.С. М. Першин, А. И. Водчиц, В. А. Орлович, М. Я. Гришин, И. А. Ходасевич, Краткие сообщения по физике ФИАН 51(3), 3 (2024)А. Л. Дышко, В. Н. Луговой, А. М. Прохоров, Письма в ЖЭТФ 6, 655 (1967)И. О. Киняевский, А. В. Корибут, И. В. Гриценко, А. М. Сагитова, М. В. Ионин, Е. Э. Дунаева, А. А. Ионин, Оптика и спектроскопия 131(2), 202 (2023)С. В. Чекалин, В. П. Кандидов, УФН 183(2), 133 (2013)H. Yoshida, T. Hatae, H. Fujita, M. Nakatsuka, and S. Kitamura, Opt. Express 17(16), 13654 (2009); https://doi.org/10.1364/OE.17.013654.Б. Я. Зельдович, Н. Ф. Пилипецкий, В. В. Шкунов, Обращение волнового фронта, Наука, М. (1985).К. Д. Егоров, В. А. Нехаенко, С. М. Першин, С. А. Плешанов, А. А. Подшивалов, В. В. Шувалов, Квантовая электроника 13(6), 1169 (1986)В. А. Нехаенко, С. М. Першин, А. А. Подшивалов, Квантовая электроника 13, 453 (1986)Z. Men, W. Fang, Z. Li, C. Sun, Zh. Li, and X. Wang, Opt. Lett. 40(7), 1434 (2015); https://doi.org/10.1364/OL.40.001434.H. Yui, Anal. Bioanal. Chem. 397, 1181 (2010); https://doi.org/10.1007/s00216-010-3703-y.M. Yr. Grishin, O. V. Karpova, M. V. Arkhipenko, S. M. Pershin, E. V. Shashkov, and G. A. Boldin, Picosecond laser induced inactivation of tobacco mosaic virus, 32nd International Conference "Advanced Laser Technologies" (ALT'25), September 22-26, 2025, Kazan. Biomedical Photonics Section 5, Book of abstracts p. 75 (oral); https://altoonference.org/documents/alt25/ALT2025%20abstracts.pdf.