![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Мир нелинейных явлений намного богаче, многообразнее и гораздо интереснее, чем "линейный" мир. К настоящему времени нелинейная оптика стала все проникающей наукой. Нелинейные оптические явления являются методической и приборной базой для исследования и диагностики в самых разных областях физической науки и техники, в биологии, химии и даже в минералогии. Принципиально новые возможности нелинейная оптика предоставила для спектроскопических исследований вещества. Для реализации последних используется лазерное излучение одной или нескольких длин волн. Исследования частотной и пространственной дисперсий нелинейных оптических свойств объектов живой и неживой природы является источником принципиально новой, ранее недоступной экспериментальному исследованию информации о веществе. Методы нелинейной спектроскопии обладают более высокой точностью, значительно более высоким отношением сигнала к шуму, большим спектральным, временным и пространственным разрешением. Нелинейная лазерная спектроскопия представляет собой новый принципиально важный этап в развитии атомной, молекулярной и оптической физики. Используя уникальные свойства лазерного излучения, лазерная спектроскопия и диагностика позволяют получать уникальную информацию о физических процессах на атомно-молекулярном уровне.
The world of nonlinear phenomena is much richer, more diverse and much more interesting than the ordinary "linear" world. To date, nonlinear optics has become an all-pervasive science. Nonlinear optical phenomena are a methodological and instrumental basis for research and diagnostics in various fields of physical science and technology, in biology, chemistry, and even in mineralogy. Nonlinear optics provided fundamentally new opportunities for spectroscopic studies of matter. To implement the latter, laser radiation of one or several wavelengths is used. Investigation of the frequency and spatial dispersions of the nonlinear optical properties of objects of animate and inanimate nature is the source of a fundamentally new, previously inaccessible to experimental study information about a substance. Nonlinear spectroscopy methods have higher accuracy, a significantly higher signal to noise ratio, and a large spectral, temporal and spatial resolution. Nonlinear laser spectroscopy is a new fundamentally important stage in the development of atomic, molecular, and optical physics. Using the unique properties of laser radiation, laser spectroscopy and diagnostics provide unique information about physical processes at the atomic-molecular level.
Формулировка закономерностей формирования световых пуль с высокой пространственно-временной локализацией оптического излучения на длине воны среднего ИК – диапазона и генерации широкополосного суперконтинуума в твердотельных диэлектриках и атмосфере при аномальной дисперсии групповой скорости. Нахождение энергетических и пространственно-временных характеристик световых пуль. Формулировка особенностей формирования квантовых поляризационных фантомных изображений. Описание особенностей эффекта Мигдала в нелинейных кристаллах и его влияния на перепутанность квантовых состояний. Описание особенностей изменения орбитальной и спиновой частей плотности момента импульса лазерных пучков с различными топологическими индексами в процессе генерации суммарной частоты и второй гармоники в объеме и на поверхности изотропной гиротропной среды в приближении постоянства интенсивностей волн основного излучения. Описание свойств сверхширокополосного излучения, генерируемого при нелинейно-оптическом взаимодействии мощных сверхкоротких импульсов среднего ИК-излучения с веществом. Описание методик временной и спектральной характеризации такого излучения в субтерагерцовом, миллиметровом и СВЧ-диапазонах. Новые волоконно-оптических системы для исследования глубоких слоев мозга с использованием современных достижений лазерной физики. Создание экспериментальной установки для одновременного применения методов нелинейной микроскопии третьей гармоники и трехфотонного поглощения и ее использование в экспериментах с клеточными культурами и свежими срезами мозга.
Показана возможность создания эффективных компактных источников перестраиваемых сверхкоротких импульсов, компрессоров, умножителей частоты и оптических переключателей на основе фотонно-кристаллических волокон. Теоретически исследовано и впервые зарегистрировано образование световых пуль с высокой плотностью мощности в фемтосекундном лазерном импульсе в условиях аномальной дисперсии групповой скорости. Минимальная длительность световой пули составляет около двух периодов осцилляций светового поля. Обоснованы нелинейнооптические методы преобразования фемтосекундных импульсов в широкополосное терагерцовое излучение. Разработаны схемы терагерцовой спектроскопии сложных молекул. Впервые зарегистрированы эффекты, связанные с лазерным возбуждением внутриядерных переходов. Теоретически исследовано возникновение сингулярностей поляризации света в задачах нелинейной оптики.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Лазерная спектроскопия и диагностика естественных сред с нелинейнооптическим откликом |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Лазерная спектроскопия и диагностика естественных сред с нелинейнооптическим откликом |
Результаты этапа: Предложен единый метод определения параметров как квазигармонических, так и сильно искаженных волновых пакетов с широким частотно-угловым спектром. Введены абсолютные параметры световой пули - экстремально сжатого в пространстве и времени волнового пакета из нескольких оптических осцилляций, формирующегося в объеме прозрачной среды при филаментации фемтосекундного импульса среднего ИК – диапазона в условиях аномальной дисперсии групповой скорости. На основе анализа области локализации светового поля, полученной решением уравнений однонаправленного распространения импульсного излучения, впервые определены длительность и радиус световой пули. Методом широкополосной акустической спектроскопии с лазерным источником ультразвука проведено исследование дисперсии фазовой скорости продольных акустических волн в диапазоне от единиц до десятков мегагерц в углепластиках. Для исследованных образцов однонаправленных углепластиков с различным содержанием матрицы, наполнителя и объемной пористостью показано, что дисперсия тем сильнее, чем выше пористость материала. Полученные эмпирические зависимости относительной дисперсии скорости ультразвука от пористости углепластика могут использоваться как для контроля качества получаемых материалов с целью модернизации технологий изготовления, так и для анализа поведения конструкций из данного материала под действием внешних нагрузок. Выполненные экспериментальные исследования показывают, что использование мощных сверхкоротких импульсов среднего ИК диапазона позволяет значительно усилить широкий класс слабых плазменных нелинейностей, связанных с индуцируемыми лазерным полем внутриплазменными токами. На этой основе реализованы лазерно-плазменные схемы эффективной генерации когерентного широкополосного электромагнитного излучения ТГц- и СВЧ диапазонов – ТГц-СВЧ-суперконтинуума. Исследованы спектры комбинационного рассеяния (КР) органических полупроводников с целью установления связи транспорта заряда в кристаллических органических полупроводниках с их низкочастотным спектром комбинационного рассеяния света и возможности использования этой связи для оценки подвижности зарядов, – а также с целью изучения влияния колебаний на транспорт заряда. Исследована филаментация на протяженной атмосферной трассе при модуляции амплитудного или фазового фронта исходного фемтосекундного лазерного пучка тераваттной мощности. Для формирования филаментов на атмосферной трассе использовалось излучение тераваттной фемтосекундной лазерной системы на кристалле Ti:Sa. Длина волны составляла 805 нм, частота следования импульсов 10 Гц, диаметр пучка составлял 14 мм по FWHM, энергия в импульсе достигала 35 мДж, длительность импульса была 55 фс. Установлено, что при генерации терагерцового излучения в жидкости существенную роль играет возникающее в ней амбиполярное квазистатическое электрическое поле. Исследованы свойства терагерцового источника на основе одиночных микрокапель жидкого металла. Показано, что при генерации терагерцового излучения в газово- кластерных струях существует оптимальная длительность лазерных импульсов, при которой достигается максимум эффективности преобразования. Проведено численное моделирование рассеяния плоской эллиптически поляризованной монохроматической волны на кремниевой сферической наночастице. В результирующем световом поле вблизи частицы исследована топология лент, образуемых осями эллипсов поляризации и векторами нормали к их плоскостям. Проанализирована связь между топологическими параметрами лент и структурой CТ-и LТ-линий сингулярностей поляризации светового поля. Обнаружены и описаны ленты с коэффициентами зацепления 0, ±1/2 и ±1, топология которых зависит не только от наличия или отсутствия в рассматриваемой области пространства точек сингулярности поляризации электрического поля, но и от пространственной ориентации плоских контуров, используемых для построения лент. | ||
3 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Лазерная спектроскопия и диагностика естественных сред с нелинейнооптическим откликом |
Результаты этапа: Экспериментально исследованы КР спектры биологических молекул: ДНК, разных типов РНК, с целью установления роли низкочастотных колебаний в функционировании и конформационном состоянии биомолекул. Исследованы частотных и пространственно-временные характеристики связанных фазовой дислокацией филаментов оптического вихря фемтосекундного излучения в диэлектриках. Выполнено моделирование оптических свойств функциональных метаматериалов на основе наноструктурированных пористых сред. Разработаны методики лазерно-ультразвуковой неразрушающей диагностики трещиноватости гетерогенных породообразующих минералов, включающих в себя широкополосную акустическую спектроскопию с лазерным источником звука и лазерно-ультразвуковое исследование распределения трещин в образцах при одностороннем доступе к объекту контроля. Исследована адсорбция молекулярной среды вблизи критической точки в нанопорах разных размеров, создание методики определения плотности адсорбата в порах на основании спектроскопических измерений. Исследованы спектроскопические возможности некомпланарной схемы генерации суммарной частоты от поверхности гиротропной среды, обладающей пространственной дисперсией квадратичной нелинейности оптического отклика, эллиптически поляризованными пучков основного излучения с произвольной зависимостью интенсивности от поперечных координат, плоскости падения которых не совпадают. Разработана модель динамической конкуренции экситонного и электронно-дырочного каналов генерации центров окраски во фториде лития (LiF) при модификации показателя преломления в условиях многоимпульсного воздействия фемтосекундного излучения. Модель разработана на основе экспериментального и численного исследования динамики генерации плазмы и центров окраски в кристалле фторида лития при филаментации фемтосекундного лазерного излучения среднего ИК-диапазона в условиях аномальной дисперсии групповой скорости. Получена физическая картина филаментации фемтосекундного аксиально-несимметричного оптического вихря в кристалле LiF в режиме одиночного импульса. Числено выполнена оценка пиковой интенсивности, поверхностной плотности энергии и концентрации электронов в плазме филамента. Показано, что запутанные двухмодовые квантовые состояния света можно использовать для измерения параметров Стокса рассеивающих объектов. Квантовая фантомная поляриметрия даёт возможность определить свойства объекта с линейным дихроизмом. Показано, что нормировки вероятностного распределения фотоотсетов недостаточно для получения правильного решения с помощью обратного преобразования Бернулли. Найден критерий устойчивости решения обратной задачи статистики фотоотсчетов при низкой квантовой эффективности фотодетекторов. В рамках модели одиночного активного электрона при помощи численного решения нестационарного уравнения Шредингера было показано, что в режиме туннельной ионизации связанные состояния, поддерживаемые кулоновским потенциалом, способны генерировать гармоники высокого порядка, не описывающиеся теорией Коркума. Впервые исследована трансформация частотно угловых спектров фемтосекундного излучения при одиночной и множественной регуляризованной филаментации в атомарных и молекулярных газах. Экспериментально показано, что первичное уширение спектра импульса в ИК область происходит вследствие фазовой самомодуляции, а дальнейший сдвиг спектрального максимума в ИК область обусловлен инерционной нелинейностью молекул. Проанализированы поперечные распределения электрических полей световых пучков на утроенной частоте и на частоте 2\omega_1-\omega_2, возникающие в толще изотропной среды с кубической нелинейностью в результате распространения в ней неоднородно поляризованных световых пучков основного излучения с многомодовой поперечной структурой, описываемой суперпозицией мод Лагерра-Гаусса. Установлена связь между суммарными топологическими индексами точек сингулярности круговой поляризаций в сечениях генерируемых сигнальных пучков с аналогичными суммарными индексами в пучках основного излучения. | ||
4 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Лазерная спектроскопия и диагностика естественных сред с нелинейнооптическим откликом |
Результаты этапа: 1. На основе спектрального анализа гармоник высокого порядка, сгенерированных сверхкороткими импульсами среднего ИК диапазона, продемонстрировано рамановское рассеяние высоких гармоник, проявляющиеся вблизи частот известных колебательных переходов. Разработанный метод предоставляет инструмент однопучкового и одноимпульсного спектроскопического зондирования газов и плазмы. Выполненное исследование демонстрирует, что вынужденное рамановское усиление и поглощение могут быть распространены на полностью новый режим, в котором генерация гармоник высокого порядка и другие инструменты оптики сильных полей интегрируются с рамановским эффектом для проведения сверхбыстрых время-разрешенных спектроскопических исследований и химически селективной биовизуализации с высокой яркостью. 2. Показано, что наблюдаемая в эксперименте асимметрия угловых распределений терагерцового излучения одноцветного фемтосекундного филамента является результатом интерференции излучения диполя, индуцированного силой светового давления, и излучения квадруполя, наведенного пондеромоторной силой. 3. Создана действующая модель дискового лазерного эктацитометра эритроцитов, предназначенного для измерения дефрормируемости эритроцитов. Впервые методом лазерной эктацитометрии измерен новый реологический параметр крови – ширина распределения эритроцитов по деформируемости 4. Впервые реализована четырехцветная, четырехканальная система многофотонной микроскопии с синхронизацией подачи лазерного излучения, считывания ФЭУ и фотостимуляции. Добавление в имеющуюся систему через специальное дихроичное зеркало излучения лазера на ионах иттербия позволило закрыть брешь в спектральном диапазоне около 1.05 мкм для опроса желтых и оранжевых белков как mRuby и mCherry, которые часто используются в качестве маркеров экспрессии и не интерферируют с используемыми зелеными белками-сенсорами пероксида водорода и кислотности (HyPer7 и SypHer3s). 5. Проведена титровка двухфотонных ратиометрических ответов сенсоров пероксида водорода и кислотности (HyPer7 и SypHer3s) на растворах белков и культурах клеток HeLa. Показана возможность количественного восстановления концентрации пероксида водорода в различных компартментах клетки при измерении ратиометрического ответа HyPer7. 6. Продемонстрирована двух- и трехфотонная визуализация HyPer7 в цитоплазме и митохондриях нейронов, а также астроцитах переживающих срезов мозга. Анализ поперечных и продольных профилей отдельных отростков и митохондрий показал более высокий темп ухудшение разрешения двухфотонной микроскопии, чем трехфотонной. 7. На основе спектроскопии когерентного антистоксового рассеяния света (КАРС) реализована комплексная диагностика адсорбции в малых мезопорах. Решение обратной задачи о восстановлении фазовой композиции в порах по спектроскопическим данным позволило количественно описать поведение молекулярной среды на всех стадиях адсорбции. 8. Показано, что низкочастотная спектроскопия КР является мощным инструментом для предсказания и оценки важнейшего параметра для органических биомолекул ДНК и РНК - компактизации молекул. Более компактные молекулы нуклеиновых кислот демонстрируют более низкую относительную интенсивность НЧ области КР спектра по сравнению с менее компактными. 9. Экспериментально реализован метод широкополосной акустической спектроскопии с лазерным источником ультразвука для измерения коэффициента затухания и фазовой скорости продольных ультразвуковых волн в образцах метапесчаников из разных месторождений, сформированных в различных геотермальных условиях. Продемонстрирована связь между частотными зависимостями коэффициента затухания и характерными особенностями структуры метапесчаников в каждом конкретном месторождении. 10. Разработан лазерный оптико-акустический метод количественной оценки локальной пористости в углепластиковых конструкциях по величине фазовой скорости распространяющихся в них продольных ультразвуковых волн. Продемонстрирована возможность получения распределений величин локальной пористости в исследуемом участке конструкции на примере трех стрингерных панелей. Показано наличие в исследованных панелях областей с существенным разбросом величины локальной пористости. 11. Разработан численный подход на основе молекулярной динамики в сочетании с двухтемпературной моделью, который качественно предсказывает динамику структурных превращений кремния, подвергшемуся интенсивному фемтосекундному лазерном воздействию. 12. Показано, что модифицированная область кремния представляет собой микрократер, в основании (поверхностная и приповерхностная области) которого аморфный кремний. На периферии кратера, а также в объеме в области сдвиговых деформаций образуются включения фаз Si-III и Si-XII. Данные фазы образуются в результате каскада фазовых переходов Si-I=>Si-II=>Si-XI=>Si-III/Si-XII. 13. Установлено, что фазовые переходы инициируются за счет лазерно-индуцированной ударной волны (давления на фронте ~ 50 ГПа). Ударные волны смещают атомы в решетке более чем на 1 А, что приводит к возникновению напряжений в решетке, которые в свою очередь приводят либо к сдвиговым деформациям, либо к фазовым переходам. 14. Продемонстрировано, что фазовые переходы происходят за фронтом ударной волны, а последующий лазерно-индуцированный нагрев (~ 2000 К непосредственно в области лазерного воздействия и ~ 100 К в большей части остального материала) кристаллической решетки приводит к разрушению «замороженных» метастабильных фаз Si-III/Si-XII, которые остаются локализованными лишь в областях, где нагрев был меньше (периферия) или, где сохранились остаточные напряжения. 15. Экспериментально установлено, что при спонтанном параметрическом рассеянии света выбором состояния поляризации волны накачки можно улучшить степень запутанности поляризационных состояний компонент рассеянного света. Продемонстрировано, что с помощью фантомной волоконной визуализации можно получить изображение биологических объектов. 16. Предложен и обоснован подход к отбору кристаллических сред для эффективной генерации узкополосного терагерцового излучения, сформулированы критерии/признаки отбора, а именно: наличие колебательных мод на терагерцовых частотах; одновременная ИК- и КР- активность этих мод; достаточно высокая добротность этих мод для преобладания эффектов усиления нелинейности над диссипативным поглощением. Предложенный подход апробирован на примере молекулярного монокристалла гидрофосфита гуанилмочевины (NH2)2CNHCO(NH2)H2PO3 (GUHP). Показано, что молекулярный монокристалл GUHP является эффективным источником узкополосного терагерцового излучения с широким диапазоном перестройки по частоте. 17. Для тонких пленок GeTe2, выращенных методом импульсного лазерного осаждения, показано, что диэлектрическая проницаемость аморфного и кристаллического состояния в терагерцовом диапазоне хорошо описывается моделью Друде. При этом разница электрической проводимости GeTe2 в аморфном и кристаллическом состояниях превышает 7 порядков величины, что существенно превосходит контраст проводимости при фазовом переходе металл - изолятор для VO2, GST и GеTе. 18. На основе пленок GeTe2, выращенных методом импульсного лазерного осаждения, спроектирована и изготовлена динамическая периодическая метаструктура, настройка резонансной частоты которой осуществляется за счет светоиндуцированной реакции кристаллизации. Определены маркеры кристаллизации, позволяющие сделать вывод о фазовом состоянии изготовленной метаструктуры. Пик в спектре комбинационного рассеяния, соответствующий 155 см-1 и связанный с Те-Те связями полностью исчезает при кристаллизации структуры. 19. Разработана экспериментальная процедура для выявления комплекса психофизиологических индикаторов, необходимых и достаточных для определения специфики стрессового расстройства, которая включает в себя ряд психологических и психофизиологических диагностических процедур. 20. Показано, что наличие мультипликативных амплитудно-фазовых шумов при распространении гауссова пучка через спиральную фазовую пластинку приводит к формированию в фокальной плоскости собирающей линзы аксиально-несимметричного вихревого пучка. При относительно небольшой дисперсии флуктуаций порядка нескольких процентов на кольцевом профиле оптического вихря с наибольшей вероятностью образуются две горячие точки. 21. Разработка эффективных алгоритмов обнаружения и визуализации линий сингулярности поляризации электромагнитного поля и оптических лент поляризации в численном эксперименте. Исследование топологии линий сингулярности поляризации и оптических лент, возникающих при рассеянии монохроматической эллиптически поляризованной волны на структурах субволнового масштаба и при фокусировке лазерного излучения. 22. Исследование перспектив применения электромагнитных полей, обладающих сингулярностями поляризации, для определения характеристик вещества, демонстрирующего нелинейный оптический отклик на световое поле. | ||
5 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Лазерная спектроскопия и диагностика естественных сред с нелинейнооптическим откликом |
Результаты этапа: 1. Амплитудная модуляция волнового фронта фемтосекундного лазерного импульса высокой пиковой мощности позволяет принципиально изменить частотно-угловую структуру суперконтинуума, образующегося при филаментации как в молекулярных, так и в атомарных газах. В частности, модуляция с помощью маски с 4 отверстиями формирует инвертированную картину конической эмиссии с преобладанием в стоксовом крыле спектра импульса. Это связано с совместным действием фазовой самомодуляции и временного расщепления импульса интерферирующих пучков, образуемых модулирующей маской. Это открывает путь к управлению частотно-угловой структурой суперконтинуума, генерируемого филаментом. 2. О-образная структура на длинах волн 930–960 нм в частотно-угловом спектре суперконтинуума, сгенерированного при филаментации фемтосекундного лазерного на протяженной трассе в воздухе. Появление данной особенности частотно-углового спектра обусловлено наличием полосы поглощения водяных паров в диапазоне 930–960 нм и связанной с этим поглощением области аномальной дисперсии. Данный результат открывает перспективы для удаленного одноимпульсного детектирования примесей, содержащихся в воздухе. 3. Разработанный 32х канальный акустический детектор в сочетании с развитыми алгоритмами обработки многоканальных акустических данных, позволяет восстановить распределение поглощенной плотности энергии в множественном лазерном филаменте с поперечным разрешением около 60 мкм в каждом лазерном импульсе. 4. Эллиптичность гауссова пучка с вихревым фазовым фронтом приводит к распаду кольцевой области максимальной интенсивности в дальней зоне на отдельные горячие точки, число и расположение которых зависит топологического заряда фазовой дислокации. В случае единичного топологического заряда центры этих горячих точек в дальней зоне располагаются в направлении больших полуосей исходного эллипса. Даже относительно небольшая эллиптичность вихревого пучка с амплитудно-фазовым шумом приводит к существенной регуляризации положений горячих точек в поперечном сечении: в дальней зоне увеличивается вероятность их формирования вблизи больших полуосей эллипса и возрастает вероятность образования ровно двух горячих точек. 5. Нелинейно-оптическое преобразование фемтосекундных импульсов в коротком отрезке микроструктурированного световода преимущественно за счет фазовой самомодуляции в области нормальной ДГС позволяет сформировать когерентное широкополосное излучение (со средней мощностью не менее 50 мВт, длительностью не более 100 фс, степенью деполяризации не более 4% и параметром качества пучка М2 не меньше 1.2), отлично подходящее для проведения спектроскопии и микроскопии двухфотонного возбуждения флуоресцентных маркеров в диапазоне от 650 нм до 1150 нм. Управление спектральной амплитудой и фазой такого излучения позволяет достичь порога детектирования (произведение сечения процесса на квантовый выход и концентрацию молекул) около 1 мкМ x ГМ при спектральном разрешении до 10 нм, а также на порядок повысить сигнал двухфотонной микроскопии. 6. Проведенные измерения спектров двухфотонного возбуждения широко распространенных органических красителей родамин 6G, родамин B, флуоресцин, кумарин 153 и кумарин 334 демонстрируют высокую точность предложенных методов измерения, позволяя восстанавливать как форму спектральной зависимости, так и абсолютные значения сечений возбуждения. При этом, техника обладает чувствительностью не хуже (Сφσ2)min ≈ 1 мкМ ГМ, спектральным разрешением Δλ ≈ 10 нм и скоростью записи до 1 мин в случае применения фотонно-кристаллических волноводов. 7. Показано, что при лазерной генерации предельно коротких импульсов длительностью до 30 фс с пиковой мощностью до 2 МВт в кристалле хром форстерита за счет пассивной синхронизации мод керровского типа происходит фазовая самомодуляция и спектральное уширение излучения, что является причиной дополнительных пассивных потерь в резонаторе лазера и ограничивает получение излучения предельно малой длительностью с максимальной выходной мощностью. Представленные результаты имеют значение при выборе оптимальных режимов работы любых фемтосекундных лазерных генераторов с пассивной синхронизацией мод, в частности на кристалле хром-форстерит. 8. Проведенные экспериментальные измерения и теоретическое моделирование позволяют получить оценку времени жизни нижнего лазерного уровня перехода 1064 нм в Nd:YAG как ~70 пс. Полученное значение характеризует минимальное необходимое время задержки для последовательных проходов усиливаемого пикосекундного импульса через усиливающую среду в двухпроходной схеме усиления, обеспечивающее существенное (до 50%) увеличение эффективности по сравнению с однопроходной схемой. 9. Разработана и проанализирована схема пикосекундного лазерного усилителя на основе кристаллов Nd:YAG с продольной накачкой с импульсными линейками лазерных диодов с волоконным выводом с используемой пиковой мощностью до 60 Вт, работающая близко к условиям насыщения. Схема с регенеративными усилителем и двумя каскадами двухпроходных усилителей обеспечивает импульсы длительностью 25 пс с энергией не менее 5 мДж на основной длине волны 1064 нм с частотой повторения 1 кГц. При соблюдении условий масштабирования подобная схема позволяет дополнительно увеличить выходную пиковую и среднюю мощность. 10. Впервые зарегистрировано вынужденное комбинационное рассеяние на поляритонах в кристаллах в виде интенсивного излучения на стоксовых частотах. Показано экспериментально и теоретически, что это излучение обусловлено рассеянием волны накачки на поляритонном резонансе в кристалле КТР на длине волны 268 см-1. 11. В рамках модели одиночного активного электрона при помощи численного решения нестационарного уравнения Шредингера было показано, что в режиме туннельной ионизации импульсы накачки среднего ИК-диапазона длительностью порядка 30 фс с длиной волны 4.0 мкм при взаимодействии с атомами гелия способны генерировать мощные ультрафиолетовые импульсы длительностью менее 500 аттосекунд за счет непертурбационного нелинейно-оптического отклика связанных состояний, возбуждаемых вынужденной рекомбинацией свободных электронов. 12. Показана возможность генерации импульсов с длительностью порядка одного цикла поля и гигаваттной пиковой интенсивностью в полых анти-резонансах фотонно-кристаллических световодах, заполненных инертным газом при высоком давлении. Такие импульсы представляют интерес для генерации одиночных аттоссекундных импульсов, использования для исследования возможности формирования предельно коротких импульсов тока в диэлектрических и полупроводниковых материалах для реализации оптоэлектронных устройств на петагерцовой шкале и многие другие задачи современной физики. 13. На примере модельных соединений олигнуклеотидов подтверждено, что низкочастотная спектроскопия КР является мощным инструментом для предсказания и оценки важнейшего параметра для органических биомолекул ДНК и РНК - компактизации молекул. 14. Более компактные молекулы олигонуклеотидов демонстрируют более низкую относительную интенсивность НЧ области КР спектра по сравнению с менее компактными. 15. Впервые произведено НЧ КР-картирование клеток и построены карты дескриптора компактизации нуклеиновых кислот. Обнаружено уменьшение относительной интенсивности НЧ спектров КР в центре клеток HeLa, что коррелирует с идеей о большей компактизации ДНК в ядре. 16. Разработана методика широкополосной акустической спектроскопии с лазерным источником ультразвука для количественной диагностики размеров зёрен горных пород с использованием частотных зависимостей коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в исследуемых образцах. 17. На примере образцов метапесчаников достоверность данных, полученных методом широкополосной акустической спектроскопии, впервые подтверждена независимыми методами сканирующей электронной микроскопии и оптической микроскопии. 18. Предложенный метод количественной диагностики размеров зёрен лабораторных образцов горных пород может использоваться для анализа возможной взаимосвязи между их структурными особенностями и термобарическими условиями формирования. 19. Продемонстрирован метод генерации переходного терагерцового излучения, синхронизированного с излучением оптических гармоник высокого порядка при релятивистском взаимодействии лазерных импульсов среднего ИК-диапазона с плазмой. Проведен анализ связи частоты терагерцового излучения с толщиной плазменного слоя. 20. Изменение ориентации человеческого волоса относительно возбуждающего лазерного излучения позволило выявить в КР спектрах кератинов низкочастотные интервалы, чувствительные к изменениям вторичной структуры кератинов, α-спирали которых преимущественно ориентированы вдоль оси волоса. 21. Фрески с разными пигментами имеют разные минимальные температуры изменения цвета. Для ряда образцов повышение температуры сперва приводит к изменению цвета, а затем к его восстановлению. Интегральные цветовые изменения при нагревании от комнатной температуры до 740°C характеризуются стремлением цветовых координат a* и b* к нулю и уменьшением координаты L*. Для большинства образцов с разными пигментами, но близкими исходными цветами проекции цветовых траекторий на плоскость (a*,b*) качественно схожи. При 740°C цвет свинцового сурика становится практически неотличимым от цвета светлой охры при нормальных условиях. 22. Наблюдаемый в эксперименте длинноволновый сдвиг спектра при филаментации ультрафиолетового фемтосекундного излучения в атомарных и молекулярных газах развивается вследствие внутрипериодного запаздывания нелинейного отклика третьего порядка. | ||
6 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Лазерная спектроскопия и диагностика естественных сред с нелинейнооптическим откликом |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".