ИСТИНА

В настоящем проекте проводятся фундаментальные и поисковые научные исследования в области разработки новых методов нелинейно-оптической микроспектроскопии и магнитометрии на основе использования фотонно-кристаллических (ФК) световодов. Выполнение программы проекта позволит получить прорывные результаты в следующих направлениях современной науки и технологий: формирование мощных световых импульсы длительностью порядка и менее одного периода поля на основе использования полых ФК-световодов; развитие ФК-световодов со структурой, обеспечивающей возможность активного управления спектром и временным профилем сверхкоротких импульсов в широком диапазоне пиковых мощностей для целей нелинейно-оптической микроскопии и спектроскопии сверхбыстрых процессов; развитие современного направления волоконной магнитометрии на основе использования ФК-световодов с внедренными центрами типа азот--вакансия (NV) в алмазных микро- и наночастицах.

Исследованы возможности генерации широкополосного излучения в ФК-световодах различной архитектуры, обладающего высокой когерентностью на всех частотах излучения. Решены задачи амплитудной и фазовой модуляции лазерного излучения на различных центральных длинах волн, что необходимо для выявления оптимальных условий возбуждения, зондирования и сбора сигналов различной природы при работе с сильно рассеивающими и поглощающими средами как биоткани. Существующие нелинейно-оптические методики визуализации, такие как генерация оптических гармоник, фотолюминесценция при многофотонном поглощении и когерентное рассеяние света, выставляют различные требования к временной форме возбуждающего излучения, что требует от нас провести детальное исследование и найти компромисс между различными подходами для осуществления одноимпульсного многомодального анализа микроскопических объектов. Экспериментальные и теоретические исследований, выполненные на первом этапе проекта, показали, что разрабатываемые режимы компрессии сверхкоротких световых импульсов с высокой энергией в капиллярах и полых фотонно-кристаллических световодах позволяют реализовать временную компрессию излучения до длительностей менее одного периода светового поля. В рамках программы исследований, предлагаемой на 2015 год, планируется дальнейшее исследование таких режимов распространения сверхкоротких импульсов в полых заполненных атомарными или молекулярными газами волноводах в новых спектральных диапазонах, в том числе в среднем инфракрасном. Масштабирование критической мощности самофокусировки от длины волны позволяет ожидать увеличение энергий импульсов, для которых возможно осуществлять компрессию длительности в волноводном режиме. В течение второго этапа исследованы новые подходы волоконной магнитометрии на основе стандартных и фотонно-кристаллических световодов с внедренными алмазными микро- и наночастицами с NV-центрами. Развиты методы интеграции оптических волноводов с СВЧ-линиями для создания компактных волоконных магнитометров. Исследована временная компрессия сверхкоротких импульсов до длительностей несколько периодов оптического поля в полых фотонно-кристаллических световодах, заполненных газом, и в режиме филаментации в инфракрасном диапазоне частот. Развиты физические сценарии формирования импульсов гигаваттной пиковой мощности с длительностью около одного периода поля на основе солитонных режимов самокомпрессии сверхкоротких импульсов в сверхширокополосных полых фотонно-кристаллических волноводах.