ИСТИНА

В рамках выполнения проекта группами МГУ им. М.В.Ломоносова и Института Физики НАНУ выполнялись теоретические и экспериментальные исследования по реализации и демонстрации использованию эффективных волоконных источников суперконтинуума и перестраиваемых сверхкоротких импульсов для целей флуоресцентной спектроскопии и динамической голографии. Для трансформации и управления спектром сверхкоротких лазерных импульсов использовались различные типы фотонно-кристаллических световодов с твердотельной и полой сердцевиной. На основе численного моделирования разработаны, охарактеризованы и испытаны новые архитектуры фотонно-кристаллических волокон, оптимизированные для эффективной трансформации спектра сверхкоротких лазерных импульсов накачки. Совместные экспериментальные усилия групп МГУ им. М.В.Ломоносова и Института Физики НАНУ были сконцентрированы на сравнении эффективности и удобства реализованных источников для различных приложений.

Показано, что явление поляризационной неустойчивости (ПН) сверхкоротких лазерных импульсов в оптическом волокне с субволновыми размерами сердцевины, нормальной волноводной дисперсией и высоким двулучепреломлением, приводит к генерации векторного суперконтинуума. Продемонстрировано, что эволюция сверхкоротких импульсов в режиме поляризационной неустойчивости радикально отличается от динамики поляризационной неустойчивости для непрерывных полей и более длинных лазерных импульсов. Показано, что с уменьшением пиковой мощности лазерного поля вдоль направления распространения из-за вызванного дисперсией расплывания импульса, эволюция карты динамики поля, изображаемая с помощью сферы Пуанкаре, изменяется от поведения типичного для поляризационной неустойчивости в высоконелинейном режиме до динамики биений невзаимодействующих поляризационных мод, характерных для импульсов с низкой интенсивности и постоянных полей. Реализована перестраиваемая по частоте в ближней ИК области спектра лазерная система на базе источника сверхкоротких импульса на кристалле Cr:forsterite интегрированного с фотонно-кристаллическим (ФК) световодом. При заведении в ФК-световод протяженностью 20 см со сплошной сердцевиной и эффективной площадью моды 20 мкм2 импульсов лазера на кристалле хром- форстерита длительностью порядка 65 фс генерируются перестраиваемые по длине волны импульсы в диапазоне 1300 – 1650 нм за счет солитонного самосдвига частоты. Реализованный источник перестраиваемых по длине волны сверхкоротких импульсов ИК диапазона представляет собой простой, дешевый, надежный инструмент для реализации методик нелинейной спектроскопии различной сложности. Реализована волоконно-оптическая схема на основе высоконелинейных фотонно-кристаллических (ФК) волокон как источника супеконтинуума и полых фотонно-кристаллическим волокном как спектрального фильтра для мультиплексного детектирования флуоресценции белка и флуорофорных сопряженных антител в мозгу трансгенных мышей. Полые фотонно-кристаллические волокна селектируют необходимую часть излучения суперконтинуума, генерируемого в высконелинейном фотонно-кристаллическом волокне, и это излучение может эффективно возбуждать флуоресценцию биомаркеров. В тоже время полое фотонно-кристаллическое волокно не поддерживает волноводное распространение сигнала в спектральных полосах, где излучение суперконтинуума, рассеянное тканями мозга, может ухудшить условия детектирования полезного флуоресцентного отклика биомаркеров. Таким образом, предложенная схема обеспечивает эластичную схему высококонтрастного мультиплексного детектирования для разных типов биомаркеров.