Нелинейная динамика сверхмощных ультракоротких лазерных импульсов: эксафлопные вычисления на лабораторном компьютере и субпериодные световые пули

А.А. Воронин^а, б, А.М. Желтиков^{а, б, в, г}
^аМеждународный лазерный центр, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Физический факультет, Воробьевы горы, Москва, 119992, Российская Федерация
^бМеждународный центр квантовой оптики и квантовых технологий (Российский квантовый центр), ул. Новая 100, Сколково, Московская обл., 143025, Российская Федерация
^вTexas A&M University, College Station, Texas, USA
^гНациональный исследовательский центр «Курчатовский институт», пл. акад. Курчатова 1, Москва, 123182, Российская Федерация

Распространение мощных сверхкоротких световых импульсов сопровождается сложной нелинейной пространственно-временнóй динамикой, в которой многообразные эффекты спектрально-временнóго преобразования поля неразрывно связаны с неоднородной по импульсу пространственной динамикой светового пучка. Анализ нелинейной динамики мощных сверхкоротких световых импульсов с учётом пучковых неустойчивостей, распада пучка на множественные филаменты, а также уникальных явлений формирования предельно коротких импульсов светового поля приводит к задачам, эквивалентным по вычислительной сложности задачам моделирования временнóй эволюции физической системы с несколькими миллиардами степеней свободы. Для выполнения расчётов такого класса сложности требуется эксафлопный объём вычислительных операций, который, как правило, выполняется с использованием суперкомпьютеров. Представлены методы физического моделирования и численного анализа, позволяющие решать подобные задачи на лабораторном компьютере с объединёнными в кластер графическими ускорителями. Выполненные таким методом эксафлопные вычисления указывают на существование новых уникальных явлений пространственно-временнóй динамики сверхмощных ультракоротких световых импульсов. Показана возможность формирования мощных световых импульсов рекордно малой длительности в виде световых пуль, в которых световое поле оказывается локализованным одновременно в пространстве и времени благодаря балансу дисперсии и нелинейности в условиях подавления дифракционной расходимости пучка в результате совместного действия керровской и ионизационной нелинейностей.

Текст pdf (1,4 Мб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2016.02.037700

Ключевые слова: сверхкороткие лазерные импульсы, нелинейная оптика, лазерная филаментация
PACS: 42.65.Re
DOI: 10.3367/UFNr.2016.02.037700
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2016/9/e/
Web of Science

000391228000004
Scopus

2-s2.0-85006129611
ADS NASA

2016PhyU...59..869V
Цитата: Воронин А А, Желтиков А М "Нелинейная динамика сверхмощных ультракоротких лазерных импульсов: эксафлопные вычисления на лабораторном компьютере и субпериодные световые пули" УФН 186 957–966 (2016)

BibTexBibNote ® (generic)

BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Русский

English

TY JOUR
TI Нелинейная динамика сверхмощных ультракоротких лазерных импульсов: эксафлопные вычисления на лабораторном компьютере и субпериодные световые пули
AU Воронин, А. А.
AU Желтиков, А. М.
PB Успехи физических наук
PY 2016
JO Успехи физических наук
JF Успехи физических наук
JA Усп. физ. наук
VL 186
IS 9
SP 957-966
UR https://ufn.ru/ru/articles/2016/9/e/
ER https://doi.org/10.3367/UFNr.2016.02.037700

Поступила: 24 января 2016, одобрена в печать: 2 февраля 2016

English citation: Voronin A A, Zheltikov A M “Nonlinear dynamics of high-power ultrashort laser pulses: exaflop computations on a laboratory station and subcycle light bullets” Phys. Usp. 59 869–877 (2016); DOI: 10.3367/UFNe.2016.02.037700