Автореферат (1103410), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Продемонстрировано, что полое фотонно-кристаллическое волокно с диаметромсердцевины 15 мкм позволяет не только эффективно транспортировать в волоконномформате сверхкороткие лазерные импульсы в ближнем ИК диапазоне (1070 нм), но иосуществлять их сжатие от 510 фс до 110 фс по мере их распространения в полойсердцевине в режиме аномальной дисперсии.
Временная компрессия фазовомодулированных импульсов с энергией 0.5 мкДж обеспечивает на выходе из волокнапиковую мощность порядка 5 МВт, что позволяет осуществлять локальноефоторазрушение тканей мозга мыши.3. Создан источник сверхкоротких субнаноджоулевых импульсов длительностью от 50 до580 фс, перестраиваемых в диапазоне от 630 до 1800 нм, что реализуется приспектрально-временном преобразовании импульсов накачки Cr:forsterite генератора сдлиной волны 1.25 мкм за счет процесса солитонного самосдвиг частоты вмикроструктурированных световодах с последующей генерацией импульсов второйоптической гармоники в нелинейно-оптическом кристалле трибората лития (LBO).4.
Экспериментально продемонстрировано нелинейное формирование последовательностииз двух или трех сверхкоротких импульсов на временном масштабе в несколько сотенфемтосекунд в процессе генерации второй оптической гармоники от импульсов накачкис длиной волны 1.25 мкм и длительностью 70 фс в кристалле ниобата лития спериодической доменной структурой (PPLN). Подобная последовательность импульсовнаходит свое применение в схемах фемтосекундной КАРС-спектроскопиидолгоживущих резонансов.5. Показано, что амплитуда, время дефазировки и параметры оптической нелинейностиоптических фононов в синтетических алмазных пленках могут быть измерены спомощью техники фемтосекундной КАРС-спектроскопии, что позволяет контролироватьлокальное качество пленок синтетического алмаза.6.
Теоретически продемонстрировано, что когерентное антистоксово рассеяния света вгеометрии встречных пучков позволяет осуществлять дистанционное зондирование-5-атмосферы, в частности, реализовывать детектирование малых количеств примесей ввоздухе в процессе комбинационного возбуждения их молекулярных вращательныхпереходов.7.
В схеме когерентного дистанционного зондирования на базе процесса вынужденногокомбинационного усиления/ослабления в результате численного моделированиявыявлены зависимости мощности регистрируемого сигнала от длительности лазерныхимпульсов и параметров фокусировки в геометрии встречных пучков.8. Продемонстрирована техника измерения огибающей интенсивности, спектральной ивременной фазы сверхкоротких импульсов среднего ИК диапазона (3-11 мкм) на базеширокополосного оптического стробирования с разрешением по частоте в процессечетырехволнового взаимодействия в воздухе.9.
Показано, что модуляция спектра сверхкоротких импульсов среднего ИК диапазона (311 мкм), возникающая за счет резонансного взаимодействия света с компонентамиатмосферного воздуха, приводит к возникновению во времени интерференционныхструктур специфических к колебательно-вращательному движению молекул, чтообеспечивает новый альтернативный способ молекулярной спектроскопии с высокимвременным разрешением.Практическая значимостьПолученные результаты и установленные закономерности могут быть использованы для:1.Повышения спектрального разрешения методик микроспектроскопии когерентногокомбинационного рассеяния света сильно рассеивающих сред.2.Доставки и временной компрессии сверхкоротких мощных лазерных импульсов спомощью полого фотонно-кристаллического световода при проведении лазернойхирургии биологических тканей.3.Управления спектрально-временными параметрами неусиленных фемтосекундныхимпульсов, включая центральную длину волны, спектральную ширину, длительность ивременной профиль импульсов, для увеличения чувствительности и спектральногоразрешения в системах нелинейно-оптической микроспектроскопии.4.Осуществления мониторинга окружающей среды на основе методов спектроскопиикогерентного комбинационного рассеяния света во встречных пучках с использованиемсформированного удаленно в атмосфере направленного источника лазерного излучения.5.Измерения длительности, огибающей интенсивности и временной фазы фемтосекундныхимпульсов всего среднего (3-15 мкм) инфракрасного диапазона частот.6.Спектроскопии колебательно-вращательных переходов в среднем ИК диапазоне частот сцелью идентификации малого количества примесей в смесях газов.-6-Защищаемые положенияI.II.III.IV.V.VI.Управление временной задержкой между линейно чирпированными импульсаминакачки в процессе когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС) позволяетосуществлять фазовый контроль нелинейного-оптического сигнала на антистоксовойчастоте.
Взаимодействие когерентного комбинационного сигнала с нерезонанснымфоном формирует интерференционный профиль Фано в зависимости полного сигналаКАРС от времени задержки между импульсами, что позволяет восстановить керровскийи комбинационно-активный отклик вещества.Полое фотонно-кристаллическое волокно с большим диаметром сердцевины (около 15мкм) и специальным профилем дисперсии позволяет осуществлять транспортировку ивременную компрессию (от 510 фс до 110 фс) лазерных импульсов в ближнейинфракрасной области спектра (1070 нм), что обеспечивает на выходе из волокнавысокую пиковую мощность (до 5-10 МВт) и интенсивность (30-70 ТВт/см2),достаточную для фоторазрушения биологических тканей.Солитонныйсамосдвигчастотывмикроструктурированныхсветоводахфемтосекундных импульсов от Cr:forsterite генератора на длине волны 1.25 мкм ипоследующее удвоения их частоты в нелинейно-оптических кристаллах позволяютреализовать перестраиваемый в широком спектральном диапазоне от 630 нм до 1800 нмисточник субнаноджоулевых импульсов длительностью от 80 фс до 580 фс, которыйможет применятся в схемах микроспектроскопии когерентного антистоксова рассеяниясвета (КАРС).В процессе генерации второй оптической гармоники импульсами накачки с длинойволны 1.25 мкм и длительностью 70 фс в кристалле ниобата лития с периодическойдоменнойструктурой(PPLN)происходитнелинейноеформированиепоследовательности нескольких сверхкоротких импульсов на субпикосекундномвременном масштабе.
Использование подобной последовательности в качествеимпульсов накачки в схемах фемтосекундной КАРС-спектроскопии долгоживущихрезонансов помогает подавить нерезонансный фон и повысить чувствительностьметодики.Оптическое стробирование с разрешением по частоте на основе четырехволновоговзаимодействия в воздухе позволяет реализовать измерение огибающей интенсивности,временной и спектральной фазы сверхкоротких импульсов в широкой полосе частот,покрывающей средний инфракрасной диапазон частот (3-11 мкм).Резонансное взаимодействие фемтосекундных импульсов среднего инфракрасногодиапазона (4.3 мкм и 6.1 мкм) с молекулами углекислого газа и водяных паров,содержащимися в атмосферном воздухе, приводит к возникновению субимпульсов,временные профили и задержки которых специфичны к колебательно-вращательномудвижению молекул.
Анализ спектрально-временного профиля искаженногозондирующего импульса позволяет реализовать новую методику импульсной (времяразрешенной) молекулярной спектроскопии.Апробация результатов диссертационной работы-7-По материалам диссертационной работы опубликовано 23 научные работы, из них 10статей в рецензируемых научных журналах из списка ВАК России: Optics Letters, OpticsExpress, Scientific Reports, Applied Physics Letters, Laser Physics Letters, Письма в ЖЭТФ.Основные результаты исследований, представленные в диссертационной работе,докладывались на научных семинарах Физического Института имени П.Н.Лебедева РАН(ФИАН) и на семинарах кафедры общей физики и волновых процессов физического факультетаМГУ имени М.В.
Ломоносова, а также на следующих международных конференциях: EuropeanConference on Nonlinear Optical Spectroscopy (ECONOS 2009, Frascatti, Рим; ECONOS 2012,Абердин, Великобритания), The International Conference on Coherent and Nonlinear Optics,The Lasers, Applications, and Technologies (ICONO/LAT 2010, Казань, Россия; ICONO/LAT2013, Москва, Россия), The 15th International Сonference on Laser Optics (Laser Optics – 2012,Санкт-Петербург, Россия).
Список опубликованных статей автора по теме диссертацииприведен в конце настоящего автореферата.Личный вклад автораВсе результаты оригинальных экспериментальных исследований получены личноавтором, либо при его непосредственном участии. Часть теоретического анализа и численногомоделирования, использованного для сравнения с оригинальными экспериментальнымирезультатами, была выполнена совместно с сотрудниками лаборатории фотоники и нелинейнойспектроскопии кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУимени М. В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
