Отзыв оппонента С.В. Га (Роль проводимости и нелинейной поляризации среды в ориентации главной оси эллипса поляризации терагерцового излучения, образующегося при самовоздействии и взаимодействии фемтосекундных импульсов)

ОТЗЫВ официального оппонента, доктора физико-математических наук, Г'арнова Сергея Владимировича на диссертацию Есаулкова Михаила Николаевича «Роль проводимости и нелинейной поляризации среды в ориентации главной оси эллипса поляризации терагерцового излучения, образующегося при самовоздействии и взаимодействии фемтосекундных импульсов в газах и проводящих пленках», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.21 — лазерная физика. Диссертация М.Н. Есаулкова «Роль проводимости и нелинейной поляризации среды в ориентации главной оси эллипса поляризации терагерцового излучения, образующегося при самовоздействии и взаимодействии фемтосекундных импульсов в газах и проводящих пленках» посвящена исследованию процессов генерации импульсного терагерцового излучения в фемтосекундной лазерной плазме газов и в пленках диоксида ванадия.

Одной из основных решаемых автором диссертации задач являлось выяснение роли и связи между различными механизмами генерации терагерцового излучения обусловленными свободными и связанными носителями заряда, Для этого был выбран и экспериментально реализован способ регистрации состояния поляризации генерируемого терагерцового излучения. Особый интерес представляют проведенные в диссертации исследования лазерной генерации терагерцового излучения в тонких пленках диоксида ванадия которые ранее, до работ автора, не изучались.

Диссертация М.Н. Есаулкова состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 181 ссылку, изложена на 147 страницах текста и содержит 52 рисунка и 2 таблицы. Во введении обосновывается актуальность выбранной темы диссертации и научная новизна работы, проводится анализ литературы по генерации терагерцового излучения в плазме оптического пробоя газов. Г1ервая глава посвящена описанию теоретических моделей генерации терагерцового излучения в плазме оптического пробоя газов под действием фемтосекундных лазерных импульсов первой и второй гармоник титансапфирового лазера. Сделан акцент на зависимости поляризации терагерцового излучения обусловленного как нелинейным откликом связанных электронов, так и возникающими в среде фотоэлектронами. Вторая глава содержит описание применяемых в работе экспериментальных методик.

Для анализа состояния поляризации автором разработан и использован терагерцовый спектрометр, в котором можно управлять параметрами излучения первой и второй гармоник: энергией импульсов и их временной задержкой, а также поляризацией излучения. Для детектирования терагерцового излучения автором использован целый ряд методик, среди которых: электрооптическое детектирование в кристалле теллурида цинка; детектирование по генерации второй гармоники фемтосекундного импульса в присутствии терагерцового поля; автокорреляционное детектирование при помощи интерферометра Майкельсона. Третья глава содержит основные результаты исследований поляризации и частотного спектра терагерцового излучения при его генерации в плазме 1 оптического пробоя газа.

Рассматриваются получаемые в эксперименте состояния поляризации терагерцового излучения для различных комбинаций поляризаций импульсов первой и второй гармоники титан-сапфирового лазера. Г!родемонстрирована возможность управления поляризацией терагерцового излучения путем изменения временной задержки между импульсами первой и второй гармоники. Различными методиками детектирования исследуется ширина спектра терагсрцового излучения.

Продемонстрировано изменение состояния поляризации импульса второй гармоники в результате взаимодействия с излучением первой гармоники титан-сапфирового лазера. В четвертой главе исследованы пространственные особенности терагерцового излучения. Обнаружено, что излучение имеет коническую структуру и выявлено распределение частот терагерцового излучения в пределах этого конуса. Предложено качественное объяснение данного явления как результвг дифракции терагерцового излучения на плазменном образовании вблизи перетяжки лазерного пучка. Пятая глава содержит результаты исследования установленного автором явления ~енерации терагерцового излучения в пленках диоксида ванадия под действием фемтосекундных лазерных импульсов.

Обоснован мотивированный выбор таких объектов исследования в терагерцовом диапазоне частот, обусловленный наличием фазового перехода пленок диоксида ванадия из непроводящего сосгояния в проводящее. Описан спектрометр, созданный для исследования генерации терагерцового излучения в пленках УО . Приведены поляризационные зависимости процесса генерации терагерцового излучения в пленках диоксида ванадия в двух фазовых состояниях — диэлектрическом и проводящем. Сформулировано предположение о том, что генерация терагерцового излучения обусловлена возбуждением поверхностных токов на границах раздела У02 — подложка и ЧО~ — воздух, а поляризация излучения определяется направлением этих токов и ориентацией кристаллической оси пленки.

В заключении перечислены основные результаты диссертационной работы. Актуальность темы диссертации не вызывает сомнений: в ней впервые проведено систематическое экспериментальное исследование особенностей поляризационных свойств терагерцового излучения генерируемого фемтосекундными лазерными импульсами в лазерной плазме воздуха и в тонких пленках оксида ванадия, что имеют важное значение для выяснения роли механизмов отвечающих за генерацию терагерцового излучения, Новизна работы состоит, в частности, в том, что автором диссертации: получены новые экспериментальные данные о состоянии поляризации терагерцового излучения„возникающего при взаимодействии газов и пленок диоксида ванадия с фемтосекундными лазерными импульсами; впервые зарегистрирован процесс лазерной генерации терагерцового излучения в тонких пленках диоксида ванадия в двух фазовых состояниях— диэлектрическом и проводящим.

При этом установлена определяющая роль носителей тока в процессе генерации терагерцового излучения фемтосекундными лазерными импульсами. Достоверность и обоснованность результатов исследований подтверждается адекватностью выбранных экспериментальных методик, воспроизводимостью экспериментальных результатов и их соответствием расчетным данным. Результаты работы опубликованы в ведущих российских и зарубежных рецензируемых научных журналах (из них в 8 изданиях из перечня ВАК) и неоднократно докладывались на российских и международных конференциях.

Практическая значимость результатов проведенных исследований состоит в том, что разработанные автором диссертации экспериментальные методики. могуэ найти применение в многочисленных научных и научно-образовательных организациях занимающихся фундаментальными и прикладными вопросами лазерной генерации терагерцового излучения. Содержание автореферата соответствует содержанию текс1 а диссертационной работы. Замечания по диссертации.

Диссертация не лишена ряда недостатков. 1. В автореферате диссертации, в списке работ автора по теме диссертации, в большинстве ссылок указаны не все соавторы статей и тезисов. а вмес ~ о конкретных фамилий стоят лишь расширения: «е1 а1.». 2. В тексте диссертации (стр.44-45) и автореферата (стр.1!) при описании экспериментальной установки автор указывает на то, что длительность использованного в работе титан-сапфирового лазера составляла 120 фс на длине волны 800 нм, а на соответствующем рисунке (рис.2.1) он приводит уже другие значения: 150 фс и 797 нм.

Такое, весьма вольное, обращение с численными данными характерно и в ряде других случаев, Например, в Положениях выносимых на защиту и Заключении диссертации автор неоднократно характеризует длительность используемых в работе лазерных импульсов следующими словами: «порядка!00 фс», а энергию импульсов: «порядка. 0,5 мДж и 0.02 мДж». Следовало бы указывать не порядок величины приведенных значений, а погрешность их измерения, что и требуется для экспериментальной раГюты. Отсутствие в тексте диссертации погрешностей измеряемых величин, в том числе и погрешностей данных большинства приведенных поляризационных диаграмм исследуемого терагерцового излучения, является, на мой взгляд, существенным упущением автора, 3.

В Выводах Главы 4 автор пишет: «Эффективность ген~рации терагерцового излучения, возникающего при взаимодействии фемтосекундного импульса титан-сапфирового лазера с эпитаксиальной пленкой диоксида ванадия, возрастает более чем на порядок при его переходе из изолирующего в проводяизее состояние», а в Заключении диссертации он уже говорит о том, что «переход из изолирующего в металлическое состояние приводит к увеличению эффективности генерации до 30 раз», При этом это значение - до 30 ры, нигде в тексте диссертации аргументировано не обосновывается. 4. Диссертация не свободна от опечаток.