ИСТИНА

Проект направлен на исследование фундаментальных закономерностей распространения и преобразования фемтосекундных лазерных импульсов в дифракционно толстых фотонных кристаллах, являющихся новыми функциональными оптическими средами для нелинейной и интегральной оптики. Проект ориентирован на решение задачи получения новых интегрально-оптических устройств для эффективного нелинейного преобразования частот, а также для управления параметрами и динамикой сверхкоротких лазерных импульсов и пучков на малых пространственных масштабах. Конкретные задачи проекта состоят в экспериментальных и теоретических исследованиях линейных и нелинейных оптических явлений в видимом и ближнем ИК диапазонах при сильном динамическом взаимодействии волн в условиях брэгговской дифракции в физически тонких (30-100 мкм) дифракционно толстых (размером много больше длины экстинкции 1мкм) совершенных ФК. Планируется наблюдение и исследование маятникового эффекта и явления дифракционно-индуцированного временн′ого деления лазерных импульсов в условиях распространения медленного света, то есть при экстремально больших значениях дисперсии групповой скорости. Ожидается, что это позволит на порядок (вплоть до долей миллиметра) уменьшить размер ФК устройства для реализации деления лазерных импульсов в ФК, а также значительно увеличить эффективность использования компактных ФК в качестве интегрально-оптических устройств для деления импульсов, селективного чирпирования и компрессии фемтосекундных импульсов, а также спектрального и поляризационного переключения сигналов. Планируется впервые получить и исследовать эффективную квазисинхронную генерацию гармоник за счет маятникового эффекта в дифракционно толстых ФК для создания компактных интегрально-оптических преобразователей частоты с низким порогом генерации. Экспериментальные исследования планируется выполнять на фемтосекундных лазерных комплексах ЦКП Института спектроскопии РАН и физического факультета МГУ им. М.В Ломоносова, изготовление образцов, теоретические исследования и численное моделирование будут осуществляться в МГУ.

Изготовлены одномерные фотонные кристаллы (ФК) на основе пористого кремния и пористого кварца, число периодов структуры в которых достигает нескольких сотен. Показано, такие фотонные структуры позволяют проводить исследования линейных и нелинейных оптических эффектов при распространении коротких лазерных импульсов в таких ФК в геометрии Лауэ. Экспериментально обнаружен эффект селективной компрессии фемтосекундных лазерных импульсов в одномерных фотонных кристаллах из пористого кварца. Показано, что при распространении чирпированных импульсов в фотонных кристаллах при дифракции в геометрии Лауэ происходит их разделение на два последовательных импульса, длительность каждого из которых зависит от знака и величины чирпа исходного сигнала. Создан пакет программ для численного моделирования динамики распространения сверхкоротких лазерных импульсов в фотонных кристаллах в геометрии Лауэ методом конечных разностей во временной области. Экспериментальные данные хорошо согласуются с численными и аналитическими результатами. Экспериментально продемонстрирована возможность эффективного пространственного переключения оптических пучков в ближнем ИК диапазоне при маятниковом эффекте в дифракционно-толстых физически тонких фотонных кристаллах с отношением толщины кристалла к глубине экстинкции порядка 200. Исследованы различные механизмы переключения пучков: спектральный, поляризационный и тепловой. Проведены предварительные теоретические и экспериментальные исследования по синхронной и квазисинхронной генерации оптической второй гармоники в условиях маятникового эффекта. Проведена характеризация образцов нелинейных фотонных кристаллов, создана установка для наблюдения процессов нелинейной брэгговской дифракции. Получены динамические уравнения для медленных амплитуд в случае фотонного кристалла из фоторефрактивных материалов