Диссертация (Когерентные взаимодействия сверхкоротких импульсов ближнего и среднего инфракрасного диапазонов в задачах микроспектроскопии и дистанционного зондирования), страница 3

Lanin, A.M. Zheltikov, M. Marangoni, G. Cerullo “Standoffstimulated Raman scattering spectroscopy: modeling and a physical case study”, Bookabstract of 11th European Conference on Nonlinear Optics ans Spectroscopy (ECONOS2012), p.47 (2012)7)A.A.Lanin, A.B. Fedotov and A.M. Zheltikov “Three-dimensional readout ofcoherent phonons oscillations with temporally shaped ultrafast laser pulses”, The 15thInternational conference on Laser Optics “Laser Optics -2012” (25-29 June 2012,St.Petersburg, Russia), Technical Digest, p. 597 (2012).8)A.B.

Fedotov, A.A.Lanin, L.V. Doronina-Amitonova, I.V. Fedotov, O.I.Ivashkina, M.A. Zots, A.A. Voronin, K.V. Anokhin, and A.M. Zheltikov Nonlinear-opticalbrain neuroimaging using optical harmonic generation and, coherent Raman scattering. 5th- 12 Finish-Russian Photonics and Laser Symposium (PALS’2011). St.Petersburg, Russia.October 18-20, 2011. Technical Digest, p. 19-20 (2011).9)Fedotov A.B., Savvin A.D., A.A. Lanin, Dzbanovskii N.N., and Zheltikov A.M."Coherent phonon Raman scattering in a synthetic diamond film" 18th International LaserPhysics Workshop (LPHYS'09) (July 13-17, 2009, Barcelona, Spain).

Technical Digest, p.597 (2009).10) Fedotov A.B., Voronin A.A., Fedotov I.V., Savvin A.D., A.A. Lanin, .SidorovBiryukov D.A, Serebryannikov E.E., Zheltikov A.M. "Ultrafast nonlinear optics withnanomanaged fibers". The International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, TheLasers, Applications, and Technologies (ICONO/LAT-2010) (August 23-27, 2010, Kazan,Russia). Technical Digest, Advanced Lasers and Systems, p. 7 (2010).11) A.A. Lanin, Fedotov I.V., Savvin A.D., Voronin A.A., Fedotov A.B., ZheltikovA.M..

"Photonic-crystal fibers for coherent Raman microspectroscopy". The InternationalConference on Coherent and Nonlinear Optics, The Lasers, Applications, and Technologies(ICONO/LAT-2010) (August 23-27, 2010, Kazan, Russia). Technical Digest, UltrafastPhenomena and High-Precision Measurements, p. 16 (2010)12) А.А. Ланин, Саввин А.Д., Федотов А.Б., Желтиков А.М. «Когерентноеантистоксово рассеяние света оптических фононов в искусственной алмазной пленке»VI Международная конференция молодых ученых и специалистов "Оптика - 2009"(19 - 23 Октября 2009, Санкт Петербург, Россия). Труды конференции, стр.

325-326(2009).13) Savvin A.D., A.A. Lanin, Dzbanovskii N.N., Fedotov A.B., ZheltikovA.M.“Coherent anti-Stokes Raman scattering by optical phonons in a diamond film” 8thEuropean Conference on Nonlinear Spectroscopy and 28th European CARS Workshop (2527 May, 2009, Frascatti, Rome, Italy). Book of Abstracts, p. 27 (2009).Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 23 печатных работах, изних 10 в рецензируемых журналах Optics Letters, Optics Express, Scientific Reports,Applied Physics Letters, Laser Physics Letters, Письма в ЖЭТФ:- 13 1.

A. A. Ivanov, A. A. Voronin, A. A. Lanin, D. A. Sidorov-Biryukov, A. B. Fedotov,and A. M. Zheltikov “Pulse-width-tunable 0.7 W mode-locked Cr:forsterite laser”, OpticsLetters, 39, 205 (2014)2. А. А. Ланин, А. Б. Федотов, and А. М. Желтиков. "Генерация сверхкороткихимпульсов электромагнитного излучения среднего и дальнего инфракрасногодиапазона." Письма в ЖЭТФ 98, 423 (2013).3. A.A.

Lanin, I.V. Fedotov, A.B. D.A. Sidorov-Biryukov, and A.M. Zheltikov, “Thephase-controlled Raman effect”, Scientific Reports, 3, 1842 (2013)4. A.A. Lanin, A.B. Fedotov, and A.M. Zheltikov, “Broadly wavelength- and pulsewidth-tunable high-repetition rate light pulses from soliton self-frequency shifting photoniccrystal fiber integrated with a frequency doubling crystal”, Optics Lett. 37, 3618-3620(2012)5. A.A.

Lanin, A.B. Fedotov, and A.M. Zheltikov, “Ultrafast three-dimensionalsubmicrometer-resolution readout of coherent optical-phonon oscillations with shapedunamplified laser pulses at 20MHz”, Optics Lett. 37, 1508-1510 (2012)6. P. N. Malevich, D. Kartashov, Z. Pu, S. Ališauskas, A. Pugžlys, A. Baltuška, L.Giniūnas, R. Danielius, A. A. Lanin, A.

M. Zheltikov, M. Marangoni, and G. Cerullo“Ultrafast-laser-induced backward stimulated Raman scattering for tracing atmosphericgases”, Optics Express, 20, 18784 (2012)7. A.A. Lanin, I.V. Fedotov, D.A. Sidorov-Biryukov, L.V. Doronina-Amitonova, O.I.Ivashkina, M.A. Zots, C.-K. Sun, F.O. Ilday, A.B. Fedotov, K.V. Anokhin, and A.M.Zheltikov, “Air-guided photonic-crystal-fiber pulse-compression delivery of multimegawattfemtosecond laser output for nonlinear-optical imaging and neurosurgery”, Applied Phys.Lett. 100, 101104 (2012)8.

L.V. Doronina-Amitonova, A. A. Lanin, O. I. Ivashkina, M. A. Zots, A.B. Fedotov,K. V. Anokhin, and A.M. Zheltikov, “Nonlinear-optical brain anatomy by harmonicgeneration and coherent Raman microscopy on a compact femtosecond laser platform”,Applied Phys. Lett. 99, 231109 (2011)- 14 9. L. Yuan, A.A. Lanin, P.K. Jha, A.J. Traverso, D.V. Voronine, K.E. Dorfman, A.B.Fedotov, G.R. Welch, A.V.

Sokolov, A.M. Zheltikov, and M.O. Scully, “Coherent RamanUmklappscattering”, Laser Phys. Lett. 1, 1-6 (2011)10. A.D. Savvin, A.A. Lanin, A. A. Voronin, A. B. Fedotov, A. M. Zheltikov,"Coherent anti-Stokes Raman metrology of phonons powered by photonic-crystal fibers",Optics Lett. 35, 919-921 (2010)и 13 статей в сборниках трудов конференций.Личный вклад автора. Содержание диссертации и основные положения,выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованныеработы.

Подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно ссоавторами, причем вклад диссертанта был определяющим. Часть теоретическогоанализаичисленногомоделирования,использованногодлясравнениясоригинальными экспериментальными результатами, была выполнена совместно ссотрудниками лаборатории фотоники и нелинейной спектроскопии кафедры общейфизики и волновых процессов физического факультета МГУ имени М. В.Ломоносова.Структура диссертации.

Работа состоит из введения, содержащее защищаемыеположения, четырех оригинальных глав, заключения, приложения, в которомприведен список сокращений и условных обозначений, и списка литературы.Первая глава посвящена обзору вклада нелинейно-оптических процессов вформированиеметодикмногофотонноймикроскопииидистанционногозондирования. Представлены особенности подходов на базе различных нелинейнооптических явлений, освещены основные достижения в области визуализациибиологических объектов и наноструктур, полученные с их помощью.

Рассматриваетсявопрос когерентного управления многофотонными процессами для повышениякачества микроспектроскопии, в том числе с использованием спектрально-временныхпреобразований сверхкоротких импульсов в специальных микроструктурированныхсветоводах. В конце главы дан краткий обзор методик дистанционного зондирования,развитых с возникновением доступных источников фемтосекундных импульсов.- 15 Во второй главе будут описаны лазерные комплексы, используемые впредставленных далее экспериментах.В третьей главе будут описаны результаты экспериментальных работ поуправлениюамплитудно-фазовымпрофилемсверхкороткихимпульсовдляпроведения КАРС-спектроскопии и микроскопии. Рассмотрены случаи, когдапроисходитуправлениетолькофазовоймодуляциейимпульсовнакачек,представлены пути компрессии спектра сверхкоротких импульсов в световодах инелинейно-оптических кристаллах для повышения спектрального разрешения,продемонстрированимпульсовдляисследованияподходподавлениякформированиюнерезонансногонелинейно-оптическихпоследовательностифона.ПредставленыхарактеристиккороткихрезультатыметодомКАРС-микроспектроскопии объектов различной природы.В четвертой главе обсуждаются экспериментальные и теоретическиеисследования новых методик зондирования атмосферы на базе нелинейно-оптическихявлений в геометрии встречных пучков, а также с использованием импульсовсреднего инфракрасного диапазона.

Проведен анализ спектроскопических методик набазе когерентного комбинационного рассеяния света во встречных пучках для целейзондированиягазовыхсред.Представленаэкспериментальнаяреализацияконцептуальной схемы методики вынужденного комбинационного усиления вовстречных пучках с использованием атмосферного лазера. С экспериментальной итеоретическойточекзрениярассмотренпроцессискаженияогибающейинтенсивности сверхкоротких импульсов при распространении в воздухе на частотахпоглощения в среднем ИК диапазоне (4.3 и 6.1 мкм).Взаключениидиссертационной работысформулированыосновныерезультатыивыводыГлава 1. Когерентные взаимодействия сверхкоротких лазерныхимпульсов в задачах нелинейно-оптической спектроскопииРазвитие лазерных технологий привело к широкому распространению в конце 90ых годов прошлого века источников лазерных импульсов фемтосекунднойдлительности [27].

Для широкого круга исследований стали доступны какквазинепрерывные лазерные генераторы, формирующие цуг когерентных короткихнаноджоулевых импульсов с тактовой частотой около ста мегагерц [28–30], так илазерные системы, формирующие мощные мульти-гигаваттные сверхкороткиеимпульсы [31–33]. Высокая пиковая мощность и сверхмалая длительностьфемтосекундныхимпульсовоткрываютперспективыинтеграцииметодикнелинейной спектроскопии с техниками оптической микроскопии и дистанционногозондирования для развития их функциональных возможностей. В данной главепредставленобзорразличныхметодикмикроспектроскопииидиагностикиудаленных объектов, которые претерпели изменения или стали возможны споявлением источников импульсов сверхкороткой длительности.В параграфе 1.1 представлен обзор нелинейно-оптических методик, используемыхдля построения изображений объектов с субмикронным разрешением, которые можнообъединить термином “многофотонная” микроскопия.