|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Компрессия и солитонные режимы распространения ультракоротких лазерных импульсов в сверхширокополосных полых фотонно-кристаллических волноводахНИР
- Руководитель НИР: Желтиков А.М.
- Участники НИР: Амитонова Л.В., Воронин А.А., Ланин А.А., Мещанкин Д.В., Митрофанов А.В., Сафронов Н.А., Серебрянников Е.Е., Федотов А.Б., Федотов И.В.
- Подразделение: Кафедра общей физики и волновых процессов
- Срок исполнения: 16 апреля 2013 г. - 31 декабря 2015 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 13-02-01465
- Номер ЦИТИС: 01201356672
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Индустрия наносистем и материалов
- ПН России: Индустрия наносистем
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.33.27 Многоволновые взаимодействия
- 29.33.43 Распространение лазерного излучения
-
Ключевые слова:
фотонно-кристаллические волноводы, сверхкороткие импульсы, нелинейно-оптические преобразования
-
Описание:
Основной целью проекта является исследование и расширения функциональных возможностей генерации мощных предельно коротких импульсов, основанной на методиках спектрального уширении импульсов накачки с последующей компрессией и солитонных режимов распространения и самосжатия ультракоротких лазерных импульсов в полых фотонно-кристаллических световодах специальной структуры оболочки в виде решетки кагоме.
-
Основные результаты:
В ходе исследований на первом этапе реализации проекта был продемонстрирован новый метод эффективной солитонной самокомпрессии фемтосекундных импульсов, основанный на формировании ударной волны в сверхширокополосном полом фотонно-кристаллическом световоде. На втором этапе проекта проведено детальное экспериментальное и теоретическое исследование этого метода. Детально исследованы оптимальные условия генерации импульса, как с точки зрения получения самого короткого импульса, так и с точки зрения получения импульса максимальной энергии, а именно выбор газа, его давления, геометрии волновода, а также энергии и длин волн входного импульса, влияние выходного окна кюветы, влияние ионизации и пространственного самовоздействия. Минимальная длительность импульса составила 4.5 фс, что составляет менее одного периода поля на центральной длине волны спектра импульса. Проведен анализ масштабируемости схемы самокомпрессии импульса с точки зрения увеличения энергии сжатого импульса, максимальная энергия сжатого импульса достигла 100-мкДж уровня. Численное моделирование показало, что достижение рекордно малой длительности импульса возможно благодаря действию ударной волны на нелинейную динамику импульса. Экспериментально продемонстрирован потенциал приложений метода в качестве источника энергетичных импульсов длительностью меньше одного периода поля в задачах физики сильных полей.
- Добавил в систему: Желтиков Алексей Михайлович
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 16 апреля 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Компрессия и солитонные режимы распространения ультракоротких лазерных импульсов в сверхширокополосных полых фотонно-кристаллических волноводах |
| Результаты этапа: Продемонстрирован метод эффективной солитонной самокомпрессии импульса, основанный на формировании ударной волны в волокне с решеткой типа кагоме со сверхшироким спектром пропускания. Эта схема основана на новом режиме самокомпрессии солитона в специализированном фотонно-кристаллическом волокне с большой полой сердцевиной, заполненной инертным газом в качестве нелинейно-оптической среды. Реализация этого модифицированного режима солитонной компрессии возможна благодаря удачной комбинации механизма волноводного распространения электромагнитного поля и дисперсионных свойств фотонно-кристаллического волокна (ФКВ) с полой сердцевиной гипоциклоидной формы и оболочкой с решеткой типа кагоме. Экспериментально и теоретически показано, что сверхкороткие инфракрасные импульсы с энергией несколько десятков микроджоулей испытывают двадцатикратную нелинейную самокомпрессии и достигают длительности меньше одного оптического периода и гигаваттной мощности на выходе волокна. По сравнению со всеми ранее опубликованными схемами самокомпрессии импульсов, (независимо от их типа и геометрии, в свободном пространстве или в волноводах) наши результаты демонстрируют радикальное увеличение как пиковой мощности, так и эффективности компрессии. Схема масштабируема по энергии и длине волны импульса и имеет потенциал в качестве источника энергетичных импульсов длительностью меньше одного оптического периода в широком спектре задач физики сильных полей. | ||
| 2 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Компрессия и солитонные режимы распространения ультракоротких лазерных импульсов в сверхширокополосных полых фотонно-кристаллических волноводах |
| Результаты этапа: На втором этапе проекта проведено детальное экспериментальное и теоретическое исследование этого метода. Детально исследованы оптимальные условия генерации импульса, как с точки зрения получения самого короткого импульса, так и с точки зрения получения импульса максимальной энергии, а именно выбор газа, его давления, геометрии волновода, а также энергии и длин волн входного импульса, влияние выходного окна кюветы, влияние ионизации и пространственного самовоздействия. Минимальная длительность импульса составила 4.5 фс, что составляет менее одного периода поля на центральной длине волны спектра импульса. Проведен анализ масштабируемости схемы самокомпрессии импульса с точки зрения увеличения энергии сжатого импульса, максимальная энергия сжатого импульса достигла 100-мкДж уровня. Численное моделирование показало, что достижение рекордно малой длительности импульса возможно благодаря действию ударной волны на нелинейную динамику импульса. Экспериментально продемонстрирован потенциал приложений метода в качестве источника энергетичных импульсов длительностью меньше одного периода поля в задачах физики сильных полей. | ||
| 3 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Компрессия и солитонные режимы распространения ультракоротких лазерных импульсов в сверхширокополосных полых фотонно-кристаллических волноводах |
| Результаты этапа: На основании экспериментальных и теоретических исследований, выполненных на предыдущих этапах проекта, установлено, что сверхширокополосные полые фотонно-кристаллические волноводы со структурой оболочкой в виде решетки кагоме позволяют реализовать солитонные режимы распространения сверхкоротких световых импульсов длительностью несколько периодов светового поля и солитонной самокомпрессии фемтосекундных лазерных импульсов до длительностей менее одного периода светового поля. В рамках работ на третьем этапе, были использованы эти режимы распространения сверхкоротких импульсов в сверхширокополосных полых фотонно-кристаллических волноводах для исследования физических сценариев формирования сверхкоротких импульсов гигаваттной пиковой мощности и создания на этой основе волоконных источников мощных световых импульсов для экспериментов по физике сильных световых полей, включая эксперименты по генерации оптических гармоник, надпороговой ионизации, и формированию аттосекундных импульсов. Были исследовано влияние фазы несущей относительно огибающей лазерных импульсов, поступающих в полый световод, на параметры гигаваттных сверхкоротких импульсов, формируемых в результате солитонной самокомпрессии в сверхширокополосных полых фотонно-кристаллических волноводах; Были изучены возможности использования световодных компрессоров сверхкоротких лазерных импульсов в качестве источников для экспериментов по генерации оптических гармоник высокого порядка; Были исследованы стабильность фазы несущей относительно огибающей гигаваттных сверхкоротких импульсов, формируемых в результате солитонной самокомпрессии в сверхширокополосных полых фотонно-кристаллических волноводах; Проанализированы возможности использования световодных компрессоров сверхкоротких лазерных импульсов в качестве источников для экспериментов по надпороговой ионизации. | ||
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".