Проведены натурные и численные эксперименты по созданию контролируемых пространственных зон повышенной оптической интенсивности в форме лазерных филаментов, или постфиламентационных световых каналов (постфиламентов), при распространении пространственно-профилированного фемтосекундного излучения на протяженной воздушной трассе. Показана возможность эффективного управления фемтосекундной лазерной филаментацией на трассе до 100 м с помощью специфической амплитудной модуляции оптического излучения посредством введения в пучок металлической сетки. В случае ячейки сетки малых размеров (до 2 мм в экспериментах с импульсами энергией до 6 мДж и диаметром пучка 7.8 мм) удалось существенно удалить и в ряде случаев подавить лазерную филаментацию. Использование сеток с ячейками большего размера (от 3 мм до 5 мм) позволило манипулировать началом филаментации импульса излучения в широких пределах от 20 м до более чем 120 м (моделирование). Установлено, что внесение сеток в пучок приводит к некоторому росту поперечной нестабильности его пространственного положения. Пространственная модуляция лазерного пучка с помощью металлических сеток оказывает значительно более сильное влияние на положение нелинейного фокуса, чем изменение энергии импульса, и может быть использована как эффективный способ управления положением начала и протяженностью области филаментации фемтосекундного излучения в воздухе.
В рамках данных исследований проведено численное моделирование филаментации в воздухе лазерного импульса с регулярной пространственной модуляцией и параметрами, соответствующими эксперименту. Для этого использовались две различных модели филаментации излучения, одна из которых основана на численной реализации однонаправленного уравнения Максвелла для полного четырехмерного поля (с учетом высокочастотной несущей), а другая использует 3D-версию нелинейного уравнения Шредингера для усредненной по времени огибающей. В рамках обоих подходов нами обнаружено восстановление пространственной осевой симметрии филамента, сформировавшегося в сегментированном квадратной сеткой пучке, что может быть следствием известного эффекта «очистки пространственной моды» пучка при его филаментации. При этом для умеренной энергии оптического импульса на определенных дистанциях до филаментации (зависящих от размера модулирующей сетки) профиль пучка демонстрирует характерную дифракционную картину Талбота, являющуюся конформным отображением исходной сетки.