Лаборатория когерентной оптики
Сотрудники лаборатории
История создания лаборатории
Важнейшие публикации
Основные направления
- Линейные и нелинейно-оптические явления в атомах, молекулах, кристаллах, микро- и наноструктурированных материалах, включая фотонные кристаллы, нелинейные фотонные кристаллы и метаматериалы. Квантовые интерференционные явления и управление оптическими характеристиками вещества, фотонных кристаллов и метаматериалов.
- Коллоидные кристаллы: закономерности и кинетика роста, дефекты, оптические свойства. Плазмонно-резонансные нанокомпозиты и самоорганизующиеся элементы наноплазмоники для управления световыми потоками на наномасштабах. Разработка новых типов программного обеспечения для научных исследований, решения технологических задач в области наноплазмоники и получения наноструктурированных материалов, а также для целей обучения.
- Электронная микроскопия.
 |
| Изменение картины генерируемых излучений второй гармоники в автокорреляторе, работающем в режиме RQPM |
Наиболе важные результаты исследований
- Исследованы спектральные свойства фотонного кристалла (ФК) с дефектом, содержащим рамановски усиливающую среду и среду с электромагнитно индуцированной прозрачностью (ЭИП). Показано, что в таких структурах можно управлять положением и шириной спектра пропускания (отражения), которая может быть много меньше, чем в обычных ФК. Изучена возможность полностью оптического переключения в таких структурах единичными фотонами.
Спектры пропускания и отражения ФК с рамановским
усилением. Коэффициенты пропускания и отражения
одновременно могут быть больше единицы
(Phys.Rev. A, 2009, ЖЭТФ, 2010).Спектры пропускания ФК с ЭИП дефектом
(Квантовая электроника, 2009). - Предложен подход для преодоления потерь в метаматериалах с отрицательным показателем преломления. Метод основан на трех- и четырехволновом параметрическом смешении, приводящем к усилению сигнальной волны, для которой показатель преломления является отрицательным.
Оптическое параметрическое усиление в метаматериалах. S1, S2 и S3, k1, k2 и k3 – векторы Пойнтинга и волновые векторы для сигнальной, холостой и волны накачки. Справа: пропускание сигнальной волны как функция коэффициента параметрического усиления (Opt. Lett., 2007, 2009; Appl. Phys. Lett., 2008). - Исследованы спектральные свойства фотонных кристаллов с жидкокристаллическим дефектом: температурные зависимости поляризованных компонент спектра пропускания и особенности поведения спектра дефектных мод при изменении угла падения света на кристалл для двух поляризаций – параллельной и перпендикулярной направлению директора жидкого кристалла, при этом директор был ориентирован как в плоскости падения, так и перпендикулярно ей; Исследованы спектры пропускания фотонного кристалла с жидко-кристаллическим дефектом, перестраиваемые магнитным или электрическим полем.
- Получена нелинейная дифракция на частотах второй и третьей гармоник в нелинейном фотонном кристалле (НФК) тетрабората стронция (SBO). Исследован экспериментально и теоретически случайный квазисинхронизм в НФК SBO. Получена эффективная нелинейная дифракция фемтосекундных импульсов во вторую гармонику. Получено перестраиваемое излучение в области 187-215 нм при удвоении частоты второй гармоники фемтосекундного лазера на титан-сапфире в НФК SBO. Предсказан и обнаружен красный сдвиг зонной структуры НФК при его вращении.
Экспериментальная установка для исследования нелинейных фотонных кристаллов. Картина нелинейной дифракции излучения фемтосекундного лазера в НФК - Решена одна из классических задач, возникших в коллоидной химии во второй половине XIX века: дано объяснение причин ускорения (до 108 раз) агрегации гидрозолей металлов под действием оптического излучения (Карпов С.В., Слабко В.В., Чиганова Г.А. О причинах фотостимулированной агрегации золей металлов. // Коллоид. журн. 2002. Т.64, №4. C. 474).
- Предложена новая концепция, согласно которой наиболее важной и универсальной характеристикой фрактальных агрегатов плазмонно-резонансных наночастиц, лежащей в основе их уникальных электромагнитных свойств, является локальная анизотропия окружения частиц в таких агрегатах. Показано, что фрактальные агрегаты обладают способностью усиливать локальные электромагнитные поля лишь по причине присущей им локальной анизотропии; макроскопические характеристики агрегатов не оказывают заметного влияния на их электродинамические взаимодействия с внешним полем. Получены экспериментальные данные, подтверждающие данную концепцию (Karpov S.V., Gerasimov V. S., Isaev I.L., Markel V.A. Local anisotropy and giant enhancement of local electromagnetic fields in fractal aggregates of metal nanoparticles // Physical Review B, - 2005. V.72. P.205425).
- Построена модель резонансного домена агрегата наночастиц, позволившая объяснить ранее обнаруженный эффект оптической памяти плазмонно-резонансных нанокомпозитов и установить механизмы нелинейно-оптических откликов, а также прогнозировать нелинейно-оптические и фотохромные процессы в произвольных наноколлоидах (Gavrilyuk A.P., Karpov S.V. Processes in Resonant Domains of Metal Nanoparticle Aggregates and Optical Nonlinearity of Aggregates in Pulsed Laser Fields. // Applied Physics B. 2009. V.67. N4. P. 163).
Экспериментальное научное оборудование
- Фемтосекундный лазер Spectra Physics Tsunami/MilleniaPro V
- Спектрометры Ocean Optics USB4000, USB4000 и Solar MSDD1000
- Лазерный анализатор элементного состава LEA-S500
- Лазер ЛТИ-245-15 (1.064 мкм)
- Лазер DTL-LCS-374QT (355 nm)
- Непрерывные лазеры ATC53-350 и ATC4000-980-500