Underlying conservation and stability laws in nonlinear propagation of axicon-generated Bessel beams

Porras, Miguel A.; Ruiz-Jiménez, Carlos; Losada, Juan Carlos

doi:10.1103/physreva.92.063826

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“…In Fig. 4(b), we numerically solve our reduced FWM equation (19) over a more realistic case of a pump spectrum composed of five frequencies in the range k r /k r0 ∈ [0.96 − 1.04]. We plot the evolution of the signal wave spectral intensity along propagation and compare results in soft and abrupt input conditions.…”

Section: Soft or Abrupt Input Conditionsmentioning

confidence: 99%

Control of spatial four-wave-mixing efficiency in Bessel beams using longitudinal intensity shaping

Ouadghiri-Idrissi¹,

Dudley²,

Courvoisier³

2019

Phys. Rev. A

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Diffraction-free Bessel beams have attracted major interest because of their stability even in regimes of nonlinear propagation and filamentation. However, Kerr nonlinear couplings are known to induce significant longitudinal intensity modulation, detrimental to the generation of uniform plasma or for applications in the processing of transparent materials. These nonlinear instabilities arise from the generation of new spatio-spectral components through an initial stage of continuous spectral broadening followed by four wave mixing. In this paper, we investigate analytically and numerically these processes and show that nonlinear instabilities can be controlled through shaping the spatial spectral phase of the input beam. This opens new routes for suppressing the nonlinear growth of new frequencies and controlling ultrashort pulse propagation in dielectrics.

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Section: Soft or Abrupt Input Conditionsmentioning

confidence: 99%

Control of spatial four-wave-mixing efficiency in Bessel beams using longitudinal intensity shaping

Ouadghiri-Idrissi¹,

Dudley²,

Courvoisier³

2019

Phys. Rev. A

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“…Regarding the practical generation of NBBs, they are excited by linear Bessel beams introduced in the nonlinear medium [19][20][21][22][25][26][27]. The linear Bessel beam u = b B J m √ 2ρ exp(imϕ) reshapes into the NBB characterized by the same cone angle, topological charge m and with inward Hänkel beam amplitude |b in | equal to b B [20,28]. Since for the linear Bessel beam |b in | = |b out | = b B , the NBB that tends to be formed is that preserving the amplitude of the inward Hänkel beam component.…”

Section: Nonlinear Bessel Beams In Kerr Media With Multiphoton Abmentioning

confidence: 99%

“…is formed in the Bessel zone, i. e., the NBB preserving again the inward Hänkel beam amplitude [24,28].…”

Section: Nonlinear Bessel Beams In Kerr Media With Multiphoton Abmentioning

confidence: 99%

Optical vortex trapping and annihilation by means of nonlinear Bessel beams in nonlinear absorbing media

2018

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In nonlinear Kerr media at intensities such that multiphoton absorption is significant, a vortex of topological charge m in the center of a high-order nonlinear Bessel beam (NBB) can be stable and subsist endlessly. We show that the m-charged NBB is not only stable but is formed spontaneously from any other n-charged NBB and N "foreign" vortices of total charge s randomly nested in the beam cross section if n + s = m. All nested vortices merge in the center of the original NBB, which undergoes a mode conversion to the NBB that preserves the topological charge and the inward-directed power current that sustains the diffraction-free and attenuation-free propagation in the medium with nonlinear absorption. We foresee different applications such as the creation of stable, multiply charged vortices without tight alignment requirements but by spontaneous vortex combination, mixing waves or particles that the vortices can guide, fast annihilation of vortex dipoles, and cleaning of speckled beams by massive annihilation of vortices.

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“…Además, en una de las aportaciones más significativas contenida en esta tesis, hemos descrito haces de Bessel no lineales de order superior o con vórtice, no difractantes y resistentes a la absorción no lineal (Porras y Ruiz-Jiménez 2014). En recientes investigaciones se ha comprobado que la absorción no lineal no solo no impide la existencia de estos estados de la luz que representan propagación estacionaria, sino que además contribuye a su estabilidad (Porras, Ruiz-Jiménez, y Losada 2015;Porras et al 2016). Así, en fuerte contraste con los haces de Airy y de Bessel no lineales en medios con pura no linealidad Kerr, los mismos en medios con no linealidad Kerr y absorción no lineal tienden a ser más robustos.…”

unclassified

“…En esta tesis se compendia el trabajo desarrollado para la elaboración de tres artículos publicados recientemente (Porras y Ruiz-Jiménez 2014;Ruiz-Jiménez, Nóbrega, y Porras 2015;Porras, Ruiz-Jiménez, y Losada 2015), en los que se analizan en profundidad las características de la propagación de haces de Airy y de Bessel lineales introducidos en medios Kerr que presentan absorción no lineal. En el capítulo 1 se presenta la ecuación diferencial no lineal en derivadas parciales que rige la dinámica, la ecuación de Schrödinger no lineal.…”

unclassified

Dinámica no lineal de haces ópticos de Airy y de Bessel en medios Kerr con absorción no lineal

Jiménez¹

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v vi AgradecimientosTambién recuerdo ahora a los compañeros de carrera, en especial a Jose, a Ramón y a Domingo, con quienes he mantenido tantas charlas de Física a lo largo de estos años. Ellos han contribuido de manera importante a forjar mi curiosidad en los temas científi-cos, crucial si uno quiere desarrollar un trabajo de investigación.Y aunque no tengan que ver con el mundo científico propiamente dicho, creo que debo acordarme de todos los amigos que siempre han estado ahí, los del Instituto y los que hice en el mundo de la empresa, en especial a los excompañeros de Infonis, con los que todavía tengo contacto, y los que me acompañaron durante tantas horas dedicadas a "picar" códi-go. Sin duda la experiencia en la empresa privada no fue en vano, y estoy convencido de que conocimientos tan efímeros como los informáticos son sin embargo muyútiles al dejar una base de habilidades y destrezas que nunca se pierde.Porúltimo, agradecer a mi familia el apoyo que me ha dado, especialmente en la adolescencia, cuando un grave problema de salud me obligó a dejar los estudios. Ellos siempre me animaron a remontar. Mi padre, si todavía estuviera conmigo, estoy seguro de que se habría alegrado mucho de mi decisión, y mi madre, que se me fue el año pasado, estaría orgullosa de verme, si consigo doctorarme después de tantos años. Y Ana, con la que tengo la suerte de compartir mi vida, espero que se pueda sentir contenta por mi y perdone todas las horas que le ha robado este trabajo.A todos ellos, gracias. ResumenA lo largo de esta tesis se estudia la propagación no lineal de haces de luz de tipo Airy y Bessel en medios no lineales en un régimen de altas intensidades en donde no sólo son importantes los efectos debidos a la difracción y a la no linealidad Kerr, que da lugar a la autofocalización, sino que también son importantes los efectos de absorción no lineal del material.Se trata del estudio de un sistema complejo, no aislado, altamente no lineal y disipativo, que encuentra su aplicación más importante en el fenómeno conocido como filamentación, de creciente interés debido a los avances recientes que se han conseguido en este campo utilizando haces de Airy y de Bessel para provocar la ionización del medio, siendo las dos no linealidades estudiadas, efecto Kerr y absorción debida a la ionización multifotón, las que determinan sustancialmente la propagación de los haces y el canal de plasma que generan.Se ha encontrado que, a estas intensidades, los haces de Airy y de Bessel alcanzan regímenes estacionarios de propagación que actúan como atractores de la dinámica. Estos atractores son, respectivamente, un haz de Airy no lineal y uno de Bessel no lineal. En el caso del haz de Bessel se ha trabajado tanto con el fundamental como con los de orden superior o con vórtice. Estos atractores son los estados estacionarios no lineales de la ecuación de Schrödinger no lineal que rige la propagación. La estacionariedad en la propagación es debida a la cancelación mutua de los efectos de difracción y de autofocalización, y a que la ...

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Underlying conservation and stability laws in nonlinear propagation of axicon-generated Bessel beams

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Control of spatial four-wave-mixing efficiency in Bessel beams using longitudinal intensity shaping

Control of spatial four-wave-mixing efficiency in Bessel beams using longitudinal intensity shaping

Optical vortex trapping and annihilation by means of nonlinear Bessel beams in nonlinear absorbing media

Dinámica no lineal de haces ópticos de Airy y de Bessel en medios Kerr con absorción no lineal

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