Цикл работ определяет научное направление по исследованию явления филаментации сверхинтенсивных лазерных импульсов в газовых, конденсированных и плазменных средах. Важнейшим результатом работ является достижение управляемой высокоэффективной конверсии излучения лазерного филамента во все частотные диапазоны от гамма до терагерцового.
В основу работ положены теоретические предсказания авторов цикла, позволившие провести сложнейшие эксперименты в МГУ на созданном ими уникальном лазерном комплексе. Результаты, общепризнанные мировым научным сообществом, предоставили возможность МГУ имени М. В. Ломоносова учредить международный терагерцовый консорциум.
1.Теоретически предсказано и экспериментально подтверждено явление сжатия во времени и пространстве светового импульса филамента, обладающего свойствами солитона комбинационного рассеяния света. Это явление, впервые описанное коллективом авторов цикла, может наблюдаться при филаментации сверхинтенсивного лазерного импульса на заданной дистанции и с управляемым спектром. Такое пространственно-временное поведение излучения филамента позволило эффективно решать задачи широкополосного атмосферного зондирования органических загрязнений.
2.Разработан новый экспериментальный подход к атмосферной диагностике, основанный на оптоакустике лазерного филамента с теоретически предельной полосой акустического детектирования. Это позволило сформулировать технологические критерии создания высокоэффективных систем генерации, распределения и преобразования энергии в атмосфере.
3.Создан настольный лазерно-плазменный источник электронов с рекордными параметрами, позволяющий на основе эффекта релятивистской самофокусировки в плазменном филаменте и ряда оригинальных подходов, разработанных авторами цикла, в том числе использование терагерцового предускорителя, оптимизация плазменного профиля предымпульсом, управление филаментом ударной волной, получить энергию заряженных частиц более 20 мегаэлектронвольт с каскадным выходом нейтронов, генерацией рентгеновских и гамма-квантов.
4.На основе созданного коллективом авторов уникального комплекса алгоритмов и программ проведено численное моделирование на суперкомпьютерах МГУ имени М. В. Ломоносова, позволившее прогнозировать динамику изменения параметров филамента при его фазово-амплитудном управлении и многочастотном преобразовании, учитывающем различные механизмы нелинейности и дисперсию газовых компонент, в задачах дистанционного зондирования. Определены пространственно-временные параметры распространяющегося излучения, позволяющие с предельной эффективностью конверсии оптического излучения в терагерцовое, сформировать в атмосфере оптико-терагерцовый филамент.