Лаборатория твердотельных лазеров и когерентной спектроскопии

• Аракчеев Владимир Генрихович к.ф.-м.н.
• Морозов Вячеслав Борисович Доцент, к.ф.-м.н.
• Оленин Андрей Николаевич С.н.с., к.ф.-м.н.
• Тункин Владимир Григорьевич В.н.с., д.ф.-м.н.
• Яковлев Дмитрий Владимирович ведущий электроник

• Бекин Алексей Николаевич

• Михеев Никита Глебович
• Устинов Даниил Игоревич

• спектроскопия когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС) на основе наносекундных и пикосекундных лазеров
• спектроскопия КАРС композитных структур на основе нанопористых матриц
• физика пикосекундных и наносекундных лазеров

• 11-02-01309-а Спектроскопическая диагностика молекулярных сред в порах синтетических нанокомпозитных биоматериалов
• 11-02-12112-офи-м-2011 Новые оптические и акустические методы диагностики многофазных сверхкритических флюидных систем
• 12-02-01067-а Нелинейно-оптическая диагностика молекулярной среды в нанопорах вблизи критической точки
• 10-02-01277-а Прецизионная синхронизация импульсных пикосекундных твердотельных лазеров с амплитудно-фазовой обратной связью
• 11-02-12102-офи-м-2011 Компктные квазинепрерывные диагностические устройства на основе новых методов генерации и детектирования терагерцового излучения

• Пикосекундные полностью твердотельные Nd:YAG лазеры с импульсной диодной накачкой и электрооптическим управлением генерацией
• Нестационарная спектроскопия КАРС вращательных переходов Н2: статистическая зависимость доплеровской и столкновительной дефазировки
• Пространственное распределение интенсивности излучения диодных линеек с волоконным выводом и расчет инверсии в схеме продольной накачки твердотельных лазеров
• Collisionally induced dephasing and rotational energy transfer in CO2 Fermi dyad 'red' Q-branch 1285 cm-1
• Collisionally induced dephasing and rotational energy transfer in CO2 Fermi dyad 'blue' Q-branch 1388 cm-1
• Все публикации

Первые эксперименты в лаборатории твердотельных лазеров и когерентной спектроскопии были выполнены в 1974-1975 г.г. и были нацелены на наблюдение четвертой и пятой гармоник излучения пикосекундного лазера в кристаллах. Полученные в этих экспериментах результаты были упомянуты Нобелевским лауреатом Н.Бломбергеном в его Нобелевской лекции как одни из значительных результатов на этапе создания нелинейной оптики. В 1980 г. лаборатория переключилась на проведение еще более сложных экспериментов с использованием пикосекундных лазеров, а именно, на реализацию нестационарной пикосекундной КАРС (когерентное антистоксово рассеяние света) спектроскопии молекулярных газов. Работы в этом направлении продолжались более двадцати лет. Был создан пикосекундный КАРС-спектрометр, включавший в себя, в частности, задающий генератор, пять усилителей, пикосекундный параметрический генератор (впоследствии замененный на лазер на красителе). В экспериментах с молекулами аммиака было экспериментально продемонстрировано важное преимущество нестационарного метода КАРС, связанное с отсутствием вклада нерезонансного сигнала на задержках, превышающих длительность возбуждающих импульсов. Исследовались столкновительные процессы в различных газах: аммиак, водород, азот, двуокись углерода. В экспериментах с молекулярным водородом было показано, что в регистрируемых импульсных откликах ярко проявляется эффект замедления допплеровской дефазировки столкновениями, соответствующий эффекту сужение Дике в стационарной спектроскопии. Проведена серия уникальных экспериментов с молекулярным азотом, охлажденным в сверхзвуковой струе, где наблюдалась трансформация биений компонент Q-полосы; по картине этих биений определялась локальная вращательная температура. Минимальная зарегистрированная температура составляла 11К. Общий вывод из данных работ - нестационарная спектроскопия КАРС, позволяющая регистрировать сигналы (отклики от возбуждаемых колебательных или вращательных переходов) в весьма значительном динамическом диапазоне, доходящем до пяти-шести порядков, позволяет получить детальное представление о характере дефазировки и особенностях протекания столкновительных процессов в газах. Во второй половине 1980-х и в 1990-е годы была проведена серия экспериментов по нестационарной спектроскопии КАРС на электронных переходах атомов редкоземельных элементов - таллия, тулия и самария в атмосфере инертных газов. Показано, что форма наблюдаемых откликов весьма чувствительна к наличию спектрального обмена в системе наблюдаемых спектральных компонент, причем, легко поддающегося наблюдению на фоне значительного допплеровского уширения. Развитая экспериментальная техника нелинейного преобразования в атомарных газах и регистрации излучения была применена для наблюдения нутаций при бигармоническом возбуждении комбинационно-активного перехода. В конце 1990-х и в 2000-е годы была проведена серия работ по нестационарной КАРС-спектроскопии Q-полос двуокиси углерода, позволившая объяснить особенности проявления вращательной релаксации и спектрального обмена в системе вращательных компонент. Начиная с 2000 г. в лаборатории ведутся работы по диагностике молекулярных сред в околокритическом и сверхкритическом состоянии с использованием метода стационарной КАРС-спектроскопии. Экспериментально зарегистрирован и получил наглядную интерпретацию эффект сужения низкочастотной Q-полосы фермиевского дуплета двуокиси углерода, наблюдающийся при ее сжатии в жидком или сверхкритическом состоянии.

В последние несколько лет в лаборатории ведутся работы по нелинейно-оптической спектроскопической диагностике фазового состояния молекулярных сред в нанопорах. Изучены особенности спектральных вкладов, обусловленных молекулярной составляющей газовой фазы, молекулярного слоя, адсорбированного на поверхности пор, конденсированной жидкоподобной фазы, приграничного слоя жидкости вблизи поверхности пор. Показано, что критическая точка среды в условиях нанопор сдвигается по температуре и давлению.

Работы, выполненные в лаборатории в самое последнее время направлены на развитие методов спектроскопической диагностики молекулярных сред в объемных наноструктурах на основе пористых неорганических и полимерных материалов. Запланированы работы по созданию и исследованию свойств композитных материалов на основе пористых матриц и металлических наночастиц, которые могут найти применение при создании сенсорных и иных устройств для медицины и биологии.

В течение всего периода существования лаборатории в ней велись работы, направленные на совершенствование используемых лазерных источников. С начала 2000-х взято направление на разработку лазерных систем нового типа, использующих оптическую накачку на основе лазерных диодов и диодных линеек. Были созданы два типа пикосекундных генераторов с диодной накачкой и электрооптическим управлением генерацией: с активно-пассивной синхронизацией мод с использованием полупроводниковых насыщающихся поглотителей и с быстродействующей отрицательной и положительной обратной связью. Разработанный на основе первого подхода пикосекундный лазер высокой пиковой мощности для научных и технологических применений отмечался дипломами на конкурсах отечественных разработок в области лазерной техники в 2009 и 2010 гг. Второй тип пикосекундного генератора разрабатывается для использования в Лазерно-электронных генераторах крайне дефицитного в медицине, науке и технике рентгеновского излучения (МЛЦ МГУ, ФИАН, НИИЯФ МГУ).

• работа с лазерным и измерительным оборудованием
• регистрация и моделирование спектров
• разработка оптических схем лазерных резонаторов
• расчет модовой структуры излучения
• программирование микроконтроллеров и логических интегральных схем

• Даборатория активно участвует в инновационных проектах. Один из них связан с разработкой, созданием и внедрением пикосекундного лазера с высокой пиковой мощностью и импульсной диодной накачкой.

• Тункин В.Г., Морозов В.Б., Оленин А.Н., Яковлев Д.В. в 2011 г. получили Золотую медаль на 4-м Инновационном форуме, проходившем под патронажем эмира Кувейта