Нелинейно-оптические взаимодействия сверхкоротких лазерных импульсов в микроструктурированных волноводах (1104068), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Ломоносова.Список опубликованных работ приведен в конце настоящего автореферата.Структура и объем диссертацииДиссертационная работа состоит из введения четырех глав и заключения. В конце приведен списокцитируемой литературы, содержащий 180 наименований. Полный объем работы составляет 151 страницу,включая 70 рисунков.Личный вкладВсе приведенные в диссертации результаты получены при непосредственном участии автора.II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо Введении дано обоснование темы диссертационной работы, сформулированы цель и направлениеисследований; показана актуальность рассматриваемой проблемы в контексте ее научной новизны ипрактической значимости; сформулированы основные положения, выносимые на защиту.
Приведена такжеструктура диссертации и кратко изложено ее содержание по главам.Глава1посвященаобзорулитературыопоследнихдостиженияхвобластиоптикимикроструктурированных и фотонокристаллических волокон. Будет дано описание основных линейных инелинейно-оптических свойств микроструктурированных и фотоннокристаллических волокон.Будет дана классификация микроструктурированных волокон по принципу обеспечения волноводногорежима в сердцевине волокна, оптическим свойствам (Рис.1), а также возможным применениям волокон новоготипа в оптических и спектроскопических приложениях. Также будут описаны основные оптические инелинейно-оптические эффекты, наблюдаемые в микроструктурированных волноводах, и оказывающихсущественное влияние на их свойства и направления возможного применения.
Будут кратко обсужденыосновные пути теоретического анализа дисперсионных свойств МС-волокон.6Рис.1 Поперечные сечения микроструктурированных волокон.Во второй главе настоящей диссертации будет дано описание основных экспериментальных лазерныхкомплексов, которые были использованы для получения результатов, представленных в диссертационнойработе. Будет дано описание и принципы работы таких лазерных комплексов, как титан-сапфировый, хромфорстеритовый фемтосекундные лазерные комплексы, а также пико и наносекундный Nd:YAG лазерныекомплексы, предназначенные для нелинейно-оптических спектроскопических исследований и являющихсяидеальнымсредствомдляисследованийнелинейно-оптическихсвойствмикросруктурированныхифотоннокристаллических волокон.
Также во второй главе будет дано описание методов и процедур измеренияспектров пропускания фотонно-кристаллических волокон, а также методик измерения спектрального ивременногораспределенияфазысверхкороткихлазерныхимпульсов,прошедшихчерезмикроструктурированные и фотоннокристаллические волокна.Третья глава посвящена исследованию нелинейно-оптических свойств микроструктурированныхволокон со стеклянной или с кварцевой сердцевиной. Исследуются физические механизмы увеличенияэффективности нелинейно-оптических процессов в микроструктурированных и фотоннокристаллическихИнтенсивность, отн.ед.волокнах (Рис.2).10.1400 500 600 700 800 900 1000λ, нмРис.2 Нелинейно-оптическое преобразование частоты неусиленных импульсов титан-сапфирового лазера вбоковых каналах микроструктурированного волокна.
На вставке изображены моды на выходе волокна.Экспериментальнопродемонстрировано преобразованиеспектрафемтосекундныхимпульсоввмикроструктурированных волноводах за счет возбуждения различных мод микроструктурированнойсердцевины.Рассмотрено использование волокон для преобразования частоты фемтосекундных импульсов вспектральную область, в которой лазерное излучение эффективно инициирует фотохимические процессы,включая процессы фотохромизма.Экспериментальнопродемонстрированавозможностьосуществленияфазовосогласованногопараметрического взаимодействия в микроструктурированном фотоннокристаллическом волноводе, прикотором фемтосекундный импульс лазера на титан-сапфире с центральной длиной волны 800 нм идлительностью 35-40 фс генерировал стоксову и антистоксову спектральную компоненту на длинах волн 1,25мкм и 590-600 нм соответственно.Экспериментальноисследованообразованиесолитонов,сопутствующихраспространениюфемтосекундных лазерных импульсов через микроструктурированное волокно в режиме эффективногоантистоксова преобразования частоты.7Будет указано на существование физического предела увеличения эффективности нелинейно-оптическихпроцессов в волноводном режиме.
Этот предел связан с конкуренцией дифракции и удержания излучения вволноводе за счет градиента профиля показателя преломления. Будут продемонстрированы физическиепринципы управления локализацией света и нелинейно-оптическими взаимодействиями в микро- инаноструктурированных волокнах.
Исследована модовая структура и спектральные свойства излучениясуперконтинуума, генерируемого фемтосекундными лазерными импульсами в МС-волокне. Показанавозможность применения преобразователей частоты фемтосекундных лазерных импульсов на основе МСволноводов в области фемтосекундной фотохимии.Пропускание, отн.ед.1473 нм532 нм 607 нмω1ω2ω1ωCARSΩ0.1400500600λ, нм700800Рис. 3 Спектр пропускания полого волновода, созданного для демонстрации возможности увеличенияэффективности нелинейно-оптической спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света.Глава4посвященаисследованиюсвойствсобственныхмодэлектромагнитногоизлучения,локализованных в полой сердцевине волокон с периодической и непериодической МС-оболочкой.
Будетобсуждена возможность использования фотонно-кристаллических волокон с полой сердцевиной для передачисверхкоротких импульсов мощного лазерного излучения, увеличения эффективности нелинейно-оптическихвзаимодействий (Рис.3) и доставки мощных лазерных импульсов в технологических лазерных системах.Представленырезультатыэкспериментов,указывающиенавозможностьдостиженияфазовогосогласования для процессов четырехволнового взаимодействия основной моды излучения накачки с частотойω , основной моды одного из полей накачки с частотой 2ω , высшей волноводной моды второго поля накачки2ω и высшей волноводной моды нелинейного сигнала.
Будет продемонстрировано увеличение эффективностинелинейно-оптическихпроцессоввполыхФК-волокнах.Обсудимрезультатыэкспериментовпочетырехволновому взаимодействию пикосекундных импульсов и фазовой самомодуляции фемтосекундныхлазерных импульсов, демонстрирующих возможность радикального усиления нелинейно-оптических процессовв полых волокнах с ФК-оболочкой по сравнению с режимом жесткой фокусировки и стандартными полымиволокнами со сплошной оболочкой.В заключении перечислены основные результаты диссертационной работы:1. Размер и форма канала микроструктурированного волокна определяет дисперсионные свойстваволновода.
Специально подобранная форма и размер канала обеспечивает высокоэффективное преобразованиечастоты и трансформацию спектра сверхкоротких световых импульсов, включая фемтосекундные импульсынано- и субнаноджоулевых уровней энергии. Такая управляемая трансформация спектра фемтосекундных8импульсов дает возможность создания новых компактных источников излучения и преобразования частоты длянелинейной спектроскопии, оптической метрологии и лазерной биомедицины.2. Система двулучепреломляющих микронных и субмикронных нитевидных кварцевых волноводныхканалов МС-волокна позволяет осуществить поляризационное управление процессом трансформации спектрафемтосекундных лазерных импульсов.3.
Благодаря наличию фотонных запрещенных зон в спектре пропускания полого ФК-волокна существуетвозможностьсформированияустойчивыхизолированныхнаправляемыхпространственныхмодысверхкоротких световых импульсов субгигаваттного уровня мощности.4. Специально подобранная структура полого ФК-волокна позволяет осуществить фазово-согласованныйпроцесс четырех-волнового взаимодействия волноводных мод интенсивных лазерных импульсов,5. Экспериментально показано, что использование полых ФК-волноводов, может приводить крадикальному увеличению эффективности когерентного антистоксова рассеяния света по сравнению срежимом жесткой фокусировки и позволяет реализовать когерентное приготовление и зондированиекомбинационно-активных молекулярных колебаний в газовой фазе изолированными волноводными модамимощных лазерных импульсов.6.
В эксперименте было показано, что пространственное самовоздействие лазерного излучения в средах скерровской нелинейностью может приводить к волноводному режиму распространения излучения, в которомдифракционная расходимость компенсируется керровской нелинейной линзой, открывая возможность передачимощных сверхкоротких импульсов в режиме самоканалирования.СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ1.2.3.4.5.6.Fedotov Andrei B.; Konorov Stanislav O.; Naumov A.
N.; Haus Joseph W.; Miles Richard B.; Sidorov-BiryukovDmitri A.; Chigarev N. V.; Zheltikov Alexei M. Photonic band-gap planar hollow waveguide. // Proc. SPIE, v. 4748,p. 331-339, ICONO 2001: Fundamental Aspects of Laser-Matter Interaction and Physics of Nanostructures, (2002).Fedotov Andrei B.; Alfimov Michael V.; Ivanov A. A.; Bagayev Sergei N.; Pivtsov V. S.; Tarasevitch Alexander P.;von der Linde Dietrich; Podshivalov A. A.; Golovan Leonid A.; Kashkarov Pavel K.; Beloglazov Valentin I.;Syrchin M.
S.; Konorov Stanislav O.; Magnitskii S. A.; Tarasishin Andrey V.; Chorvat Dusan; Chorvat Dusan;Naumov A. N.; Sidorov-Biryukov Dmitri A.; Melnikov Leonid A.; Skibina Nina; Zheltikov Alexei M. Holey fiberswith 0.4-to 32mu-lattice-constant photonic band-gap cladding: fabrication, characterization, and applications.//Proc. SPIE, v. 4748, p. 323-330, ICONO 2001: Fundamental Aspects of Laser-Matter Interaction and Physics ofNanostructures, (2002).S.O. Konorov, D.A. Akimov, A.N. Naumov, A.B. Fedotov, R.B. Miles, J.W.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
