Генерация оптических гармоник в полых фотонно-кристаллических световодах: на пути к волоконным источникам когерентного рентгеновского излучения НИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 2 февраля 2016 г.-31 декабря 2016 г. Генерация оптических гармоник в полых фотонно-кристаллических световодах: на пути к волоконным источникам когерентного рентгеновского излучения
Результаты этапа: Было исследовано влияние структурных особенностей оболочки решеток кагоме на дефектные моды структуры и волноводные свойства полых волокон с оболочкой типа кагоме. Мы показали, что волноводные свойства подобных структур оказываются под влиянием фотонно-запрещенных зон которые появляются как субструктура решетки кагоме. Используя проведенный численный анализ, мы показали возможность модификации структур для дальнейшего уменьшения волноводных потерь решеток типа кагоме. Методом конечных элементов было показано, что дисперсия мод сердцевины и оболочки в треугольной решётке трубок хорошо совпадает с дисперсией одиночной диэлектрической трубки, за исключением областей с высокими потерями. В наших исследованиях показана важность непосредственного геометрического окружения сердцевины волокна и продемонстрировано, что дисперсионные кривые дефектных мод могут быть предсказаны путём масштабирования дисперсии решётки, которая может быть рассчитана с существенно меньшими затратами ресурсов. Такое масштабирование работает также хорошо, как аппроксимация цилиндрических полостей, но и дополнительно работает для спектральных областей с большими потерями. Показано, что геометрия оболочки имеет существенное влияние на волноводные свойства волокон с оболочкой типа кагоме. Этот факт помогает в проектировании структуры волокон с оболочкой кагоме. Предложены условия для конструктивной интерференции мод в полой сердцевине, которая преодолеет деструктивную интерференцию мод излучения в оболочке и обеспечит существование эффективных волноводные свойства структуры в широком спектральном диапазоне и низкими потерями. Второй год исследований будет посвящен в основном экспериментальной реализации предложенных подходов. Будет проведено экспериментальное изучение пропускания и дисперсионных свойств наполненных газом фотонно-кристаллической и кагоме структурой, и их зависимость от параметров волокна, а также давления и дисперсии газа. Будут проведены эксперименты по генерации оптических гармоник с учетом фазового согласования в полых фотонно-кристаллических волокнах как функция параметров волокна, а также а также давления и дисперсии газа.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Генерация оптических гармоник в полых фотонно-кристаллических световодах: на пути к волоконным источникам когерентного рентгеновского излучения
Результаты этапа: На втором этапе проекта в экспериментальных исследованиях в университете г.Тянджин продемонстрировано излучение двуцветных дисперсионных волн в ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном спектральных диапазонах в заполненном аргоном волокне кагоме с гипоциклоидной сердцевиной, накачиваемом фемтосекундным лазером с длиной волны около 1 мкм. Дисперсионная волна в УФ регионе имеет ширину порядка десятков нанометров и может перестраиваться в широких пределах от 276 нм до 460 нм путем изменения давления газа, входной энергии импульса и длины волны накачки. В противоположность ей, дисперсионная волна в ближней ИК области имеет более узкую ширину (примерно 5 нм) и является стабильно расположенной вблизи края основной полосы пропускания, даже если давление газа или входная энергия импульса значительно варьируются. Для объяснения экспериментальных результатов применена модель антирезонансной трубки, которые она хорошо подтверждает. Динамика распространения импульса показывает, что причиной появления узкополосной дисперсионной волны в ближней ИК области является крутая зависимость дисперсии вблизи края полосы пропускания. В МГУ имени М.В.Ломоносова в совместных экспериментальных работах исследовалась уширение и генерация предельно коротких импульсов в антирезонансных волокнах, произведённых китайской научной группой, с несколькими различными структурами. Экспериментально исследована генерация сверхуширенного спектра в антирезонансных волокнах при различных давлениях аргона в условиях накачки фемтосекундным излучением в области среднего инфракрасного диапазона. Проанализирована возможность самокомпессии и получения предельно коротких импульсов с длительностями порядка одного цикла поля. Продемонстрировано, что при накачке на длине волны 2.2 мкм и давлении около 7 атмосфер формируется наиболее широкий спектр суперконтинуума, простирающийся от 1500 до 2400 нм. Зарегистрирована солитонная самокомпрессия импульса в условиях аномальной дисперсии групповых скоростей в волноводе. Ширина спектра излучения, распространяющегося в фундаментальной моде составляет около 0,7 октав, что соответствует длительности импульса порядка 1,5 периодов оптического поля на центральной длине волны.

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".