|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Управление спектральными, временными и пространственными характеристиками сверхкоротких импульсов среднего инфракрасного диапазона и генерация сверхмощных инфракрасных филаментов и солитонов в атмосфереНИР
Spectral, temporal and spatial control of mid-infrared ultrashort field waveforms and high-power mid-infrared filaments and solitons in air
- Руководитель НИР: Желтиков А.М.
- Участники НИР: Воронин А.А., Глек П.Б., Ланин А.А., Митрофанов А.В., Петров Н.Л., Почечуев М.С., Рожко М.В., Серебрянников Е.Е., Степанов Е.А., Федотов А.Б.
- Подразделение: Кафедра общей физики и волновых процессов
- Срок исполнения: 23 октября 2018 г. - 31 октября 2021 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 18-29-20031
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Индустрия наносистем и материалов
- ПН России: Индустрия наносистем
- Критическая технология России: Технологии получения и обработки конструкционных наноматериалов
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.33.43 Распространение лазерного излучения
- 29.33.47 Воздействие лазерного излучения на вещество
- 29.33.49 Лазерная спектроскопия
-
Ключевые слова:
сверхкороткие лазерные импульсы, средний инфракрасный диапазон, передача инфракрасных сигналов через атмосферу, фотоника, новые источники инфракрасного излучения
photonics, laser filamentation, infrared radiation, mid-infrared sources, laser energy transfer, ultrafast nonlinear optics, ultrashort pulses -
Описание:
Создание эффективных источников мощных сверхкоротких импульсов среднего инфракрасного (ИК) диапазона и разработка методов управления спектральными, временными и пространственными характеристиками таких импульсов относятся к числу ключевых проблем фотоники инфракрасного диапазона. Вносящей настоящей проект группой создан и опробован в экспериментальном режиме принципиально новый источник сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона на основе многокаскадного оптического параметрического усиления. За счет использования новых подходов получены импульсы среднего ИК-диапазона с уникальным набором параметров. Значения пиковой мощности, достигнутые на созданном нашей группой источнике, на настоящий момент являются рекордными для фемтосекундных импульсов среднего ИК-диапазона. Достигнутые уровни пиковой мощности позволяют впервые реализовать передачу мощных фемтосекундных импульсов через атмосферу в режиме филаментации. В рамках вносимого проекта на основе созданного уникального задела предлагается выполнить обширную программу исследований, направленную на разработку методов управления спектральными, временными и пространственными характеристиками сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона и исследование возможностей передачи мощных сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона в режимах филаментации и солитонного распространения.
-
Abstract:
Creation of effective sources of high-power mid-infrared (mid-IR) ultrashort pulses and development of methods for controlling the spectral, temporal and spatial characteristics of such pulses are the key problems of infrared photonics. The group created a fundamentally new source of mid-IR ultrashort pulses based on multistage optical parametric amplification. Due to the use of new approaches, mid-IR pulses with a unique set of parameters were obtained. The peak power values achieved on the source created by our group are currently record for mid-IR femtosecond pulses. The achieved peak power levels make it possible to realize for the first time the transmission of high-power femtosecond pulses through the atmosphere in the filamentation regime.
-
Планируемые результаты:
Для решения этих задач в проекте предлагается выполнить следующую программу экспериментальных исследований: (1) исследование компрессии мощных сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона в режиме филаментации и в наполненных газом полых волноводах с получением импульсов субтераваттного уровня пиковой мощности; (2) исследование новых режимов генерации оптических гармоник в поле мощных сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона; (3) реализация новых методов характеризации временной огибающей, спектра и фазы сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона; (4) исследование режимов солитонной и филаментационной компрессии, позволяющей получить мощные импульсы среднего ИК-диапазона длительностью около одного периода поля; (5) исследование новых режимов генерации многооктавного суперконтинуума в поле мощных сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона; (6) исследование распространения мощных сверхкоротких лазерных импульсов через атмосферу в режиме филаментации; (7) исследование распространения мощных сверхкоротких лазерных импульсов через атмосферу в солитонном режиме.
-
Научный задел:
На основе имеющегося у научной группы уникального научно-технического задела предлагается выполнить обширную программу исследований, направленную на разработку методов управления спектральными, временными и пространственными характеристиками сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона и исследование возможностей передачи мощных сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона в режимах филаментации и солитонного распространения.
- Добавил в систему: Желтиков Алексей Михайлович
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 23 октября 2018 г.-31 декабря 2019 г. | Управление спектральными, временными и пространственными характеристиками сверхкоротких импульсов среднего инфракрасного диапазона и генерация сверхмощных инфракрасных филаментов и солитонов в атмосфере |
| Результаты этапа: В ходе выполнения проекта решены следующие задачи: - показана возможность управления энергией, длительностью, спектром и пространственной модой распространяющихся в атмосферном воздухе в режиме филаментации импульсов среднего ИК-диапазона с помощью измерения частотной модуляции (чирпа) импульсов. Получена компрессия положительно чирпированных 150-фс импульсов до длительности 30 фс, что составляет около двух оптических периодов, вследствие действия вызванных керровской и рамановской нелинейностями спектрального уширения и аномальной дисперсии воздуха. Так как дисперсия усиливается на красном крыле спектра импульса, генерируемом посредством рамановского рассеяния, то чирпирование лазерного импульса ведет к увеличению пороговой энергии импульса, необходимой для филаментации, к симметризации профиля пучка и к значительному уменьшению энергетических потерь импульса. Впервые продемонстрировано формирование световых пуль в среднем ИК-диапазоне – электромагнитных волн с высокой степенью пространственной и временной локализации одновременно. Световые пули формируются из-за баланса между нелинейным керровским, рамановским и дисперсионным фазовыми набегами атмосферного воздуха, что приводит к солитоноподобной динамике фемтосекундных импульсов среднего ИК-диапазона в филаментах и пространственному самоканалированию пучка в филаменте. - исследован новый режим сверхбыстрой нелинейной динамики поля, при котором эффект самоукручения заднего фронта импульса действует совместно с солитонной самокомпрессией, приводя к укручению заднего фронта импульса, обеспечивая генерацию электромагнитных осцилляций с длительностью вплоть до половины периода колебания поля. Этот сценарий самокомпрессии импульсов обеспечивает возможность генерации импульсов среднего инфракрасного излучения с субполупериодной длительностью для широкого класса оптических волноводных систем с аномальной дисперсией. - рассмотрен физический сценарий при котором исходные инфракрасные лазерные импульсы, распространяющиеся в воздухе в области аномальной дисперсии, могут быть сжаты в ходе своей пространственно-временной солитонной динамики, что приводит к формированию волновых пакетов в среднем ИК-диапазоне, чья пиковая интенсивность значительно больше чем у исходных импульсов. Мы показали, что такой процесс солитонной самокомпрессии в свободном пространстве не требует ионизации или лазерной филаментации, позволяя производить эффективную самокопрессию лазерных импульсов среднего ИК-диапазона мощностями от 30 ГВт до 0.5 ТВт. Также было показано, что этот метод может быть применен на дальних распространениях, предоставляя лазерные импульсы большой пиковой интенсивности в атмосфере на расстояниях в сотни метров, предлагая новые пути для развития дистанционного зондирования | ||
| 2 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Управление спектральными, временными и пространственными характеристиками сверхкоротких импульсов среднего инфракрасного диапазона и генерация сверхмощных инфракрасных филаментов и солитонов в атмосфере |
| Результаты этапа: | ||
| 3 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Управление спектральными, временными и пространственными характеристиками сверхкоротких импульсов среднего инфракрасного диапазона и генерация сверхмощных инфракрасных филаментов и солитонов в атмосфере |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
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".