Отзывы оппонентов (Когерентные взаимодействия сверхкоротких импульсов ближнего и среднего инфракрасного диапазонов в задачах микроспектроскопии и дистанционного зондирования)

Отзыв официального оппонента на диссертацию Лапина АлександраАлександровича «Когеренюние взаимодейспыия сверхкороптих импульсов ближнего и среднего инфракрасного диапазонов в задачах микроспектросконии и дистаниионного зондировании», представленной на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности О1.04.21 — «Лазерная физика». В соответствии с названием работы, диссертация А,А.

Лапина посвящена развитию методов спектроскопии с пространственным разрешением, а также дистанционного зондирования на основе использования когерентного взаимодействия ультракоротких импульсов излучения. Актуальность работы Развитие в последнее десятилетие фемтосекундных лазерных технологий привело к формированию новых подходов в задачах оптической микроскопии и удаленного зондирования.

Нелинейная оптическая спектроскопия когерентного анти стоксова рассеяния света (КАРС) открывает богатые возможности исследования объектов как на микро-, так и на макро- масштабах, но весьма сложна в реализации на практике. Диссертационная работа Александра Александровича Ланина направлена на решение задач, возникающих при проведении КАРС-спектроскопии с микроскопическим пространственным разрешением объектов различной природы, при помощи фемтосекундных импульсов.

подходящим образом преобразованных в микроструктурированных световодах и нелинейных кристаллах, а также развитию методов когерентного дистанционного зондирования с использованием сверхкоротких лазерных импульсов в среднем инфракрасном спектральном диапазоне. Экспериментальная реализация КАРС-спектроскопии предполагает использование как минимум двух перестраиваемых по частоте синхронизованных лазерных источника излучения, а полученный нелинейно-оптический сигнал может быть весьма зашумлен неинформативным когерентным фоном, который необходимо подавлять.

Решение этих двух проблем, а также развитие методики КАРС-микроспектроскопии, является одним из направлений диссертационной работы, которое, в свою очередь, направлено на решение весьма важных задач в области химически-селективной нелинейно-оптической микроскопии. Другое направление исследований связано с совершенствованием когерентных методик зондирования атмосферы, обладающие рядом принципиальных преимуществ по сравнению с существующими лидарными технологиями и которые в первую очередь связаны с высокой пространственной когерентностью генерируемого сигнала.

Важная часть диссертации посвящена также использованию сверхкоротких импульсов среднего инфракрасного диапазона для реализации методики молекулярной спектроскопии газов с разрешением по времени, что также является весьма актуальной задачей. Отмеченное выше дает основание утверждать„что научные проблемы, решаемые в данной диссертации, являются своевременными и весьма актуальными. Содержание и структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Материал изложен на 194 страницах ~включая список литературы из 264 ссылок) и проиллюстрирован 65 рисунками, В первой главе дается литературный обзор наиболее распространенных нелинейно-оптических методов многофотонной микроскопии и дистанционного зондирования с использованием фемтосекундных импульсов накачки.

Представлены пути наиболее эффективного управления когерентными процессами многоволнового смешения для повышения информативности проводимой нелинейной спектроскопии. Вторая глава посвящена описанию лазерных систем, которые использовались в диссертационной работе.

Основное внимание уделено фемтосекундным лазерным системам на кристаллах хром-форстерит и титан- сапфир, последняя из которых состояла из задающего генератора, многопроходного усилителя, оптического параметрического усилителя и схемы генерации разностной частоты. Следует отметить большой спектр используемых автором экспериментальных установок и методик. Наиболее важными, как по содержанию, так и по полученным результатам представляются третья и четвертая глава. Третья глава посвящена развитию техники и оптимизации спектроскопии и микроскопии одного из вариантов КАРС, в основе которого лежит использование сверхкоротких импульсов с управляемой формой огибающей и спектра.

Использованные подходы включали управление спектральной фазой импульсов накачек, проведение спектральной компрессии импульсов, а также формирование последовательности сверхкоротких импульсов. Эффективность предложенных подходов прдемонстрирована в ходе проведения КАРС-спектроскопии и микроскопии обьектов различной природы.

В четвертой главе предлагаются и исследуются новых техники когерентного зондирования атмосферы на базе комбинационного рассеяния света в геометрии встречных лазерных пучков с использованием "атмосферного лазера". Реализована новая техника измерения огибающей интенсивности, спектральной и временной фазы сверхкоротких импульсов в среднем ИК диапазоне, что позволило провести экспериментальные и теоретические исследования процесса искажения огибаюшей интенсивности сверхкоротких импульсов при распространении в воздухе в среднем ИК диапазоне в области поглощения, соответствую шей колебательно-вращательным переходам углекислого газа и водяного пара.

Основные достижения Полученные автором результаты отражены в 10 журнальных публикациях автора и доложены более чем на десятке представительных конференций. Большую и разностороннюю работу А.А. Лапина, полученные им результаты, которые достаточно полно отражены в диссертации, оцениваю весьма положительно, Это отлично сделанная и хорошо написанная работа. В целом, диссертация является законченным, весьма детальным научным исследованием, которое способствует развитию современных методов нелинейно-оптической когерентной микроскопии, спектроскопии и дистанционного зондирования.

В диссертации также показаны нуги решения ряда важных прикладных задач, которые могут в дальнейшем найгн широкое применение. Здесь можно отметить использование микроструктурированных световодов с большой плошадью сердцевины в качестве источника перестраиваемых фемтосекундных импульсов. Использование техники управления спектральной фазой фемтосекундных импульсов позволяет радикально повысить эффективность и спектральное разрешение методик когерентной спектроскопии и микроскопии комбинационного рассеяния. Большое практическое значение имеет разработанный подход к измерению сверхкоротких импульсов в среднем ИК диапазоне, позволяющий проводить свободную от влияния дисперсии характеризацию широкополосного инфракрасного излучения без использования специальных нелинейных кристаллов. допнен орму поемном ото у меня нет еущеетм ных земененнй по диссертации.

Тем не менее, ряд замечаний имеется. 1. Мне не понравилось, что в диссертации при изложении полученных результатов в тексте отсугствуют ссылки на конкретные работы автора, где эти результаты представлены. Это„в частности, затрудняет понимание того, что уже опубликовано, а что является результатом, скажем, анализа, выполненного при написании самой диссертации.

2. По моему мнению, 11 пунктов выводов по кандидатской диссертации- многовато. Следовало бы некоторые выводы объединить ~укрупнить). 3. На мой персональный взгляд„результаты по КАРС спектроскопии с линейно чирпированными импульсами являются "изюминкой"' диссертации, Вместе с тем, на мой взгляд, не полностью обсуждены ограничения этой методики. В частности, импульсы излучения в используемых в экспериментах Т1:ЯаррЫге лазерах, как правило, не являются спектрально ограниченными. Ширина их спектра обычно в 1,3 -1,5 раз больше. Возникает вопрос, как это может повлиять на характеристиках методики и, в частности, на ширине измеряемых спектров. 4.

Замечание по КАРС спектроскопии алмазных пленок. Сигнал комбинационного рассеяния зависит от ориентации поляризации возбуждающего излучения, особенно для высокосимметричных объектов. В представленных результатах ничего не говорится об использовавшейся в эксперименте ориентации оптических полей, да и теоретический анализ, без комментарияе проводился в скалярной форме. Отмеченные замечания и недостатки не влияют на мою общую, весьма положительную оценку диссертации в целом и не снижают научной и практической значимости выполненной А.А.

Лапиным работы. доктор физико-математических наук, Р~;Р6; Ьа'~ Е.А, Рябов лбова заверяю. ь спектроскопиф.РАК', ' "-"'.":.",-'::.:;;ъ.,+.ъ Подпись Е.А. Р Ученый секретар ФГБУН Институт к.ф.-м.н Оценивая диссертацию в целом, еще раз отмечу, что она производит очень хорошее впечатление, является законченной научно-исследовательской работой, научная значимость и оригинальность которой не вызывает сомнения, Полученные в работе научные результаты достоверны, выводы и заключения обоснованы. Сама работа выполнена на высоком профессиональном уровне и открывает широкие перспективы дальнейших исследований в этом направлении.

Автор диссертации демонстрирует высокую квалификацию, как на этапе проведения эксперимента, так и на этапах обработки и интерпретации экспериментальных данных. Автореферат Лапина А.А. соответствует содержанию диссертации. Результаты, как уже отмечалось выше, в достаточном объеме опубликованы в престижных зарубежных научных журналах и представлены на научных конференциях. Диссертация отвечает всем требованиям, предъявляемым к кандидатским диссертациям, установленным в кПоложении о порядке присуждения ученых степеней», утвержденным Постановлением Правительства РФ № 842 от 24.09.2013.

Считаю, что Лапин Александр Александрович несомненно заслуживает присуждения искомой ученой степени степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.21 — лазерная физика. Официальный оппонент Заведующий отделом лазерной спектроскопии ФГБУН Института спектроскопии РАН .