|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Нелинейно-оптическая микроспектроскопия с использованием сверхкоротких импульсов накачки с активно формируемым спектромНИР
- Руководитель НИР: Федотов А.Б.
- Участники НИР: Амитонова Л.В., Воронин А.А., Желтиков А.М., Ланин А.А., Сафронов Н.А., Серебрянников Е.Е., Степанов Е.А., Федотов И.В., Шумакова В.А.
- Подразделение: Физический факультет
- Срок исполнения: 13 марта 2012 г. - 31 декабря 2014 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 12-02-01244
- Номер ЦИТИС: 01201264856
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Индустрия наносистем и материалов
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.33.27 Многоволновые взаимодействия
- 29.33.49 Лазерная спектроскопия
- 29.33.17 Методы управления оптическим излучением
-
Ключевые слова:
сверхкороткие импульсы, нелинейно-оптическая спектроскопия, фотонно-кристаллические волокна
-
Описание:
Основной целью проекта является идейное и техническое развитие методик нелинейно-оптической визуализации с субмикронным разрешением объектов различной природы с использованием сверхкоротких импульсов накачки с активно формируемым спектром.
-
Основные результаты:
В нашей работе мы демонстрируем, что управление спектрально-фазовыми характеристикам импульсов накачки дает возможность плавного управления фазой комбинационного отклика среды, что приводит к наблюдению различных интерференционных эффектов, которые сильно изменяют нелинейно-оптическую динамику взаимодействия сверхкоротких импульсов и обеспечивают привлекательные решения для рамановской спектроскопии. Реализована схема КАРС-микроспектрометра с использованием неусиленных импульсов, получаемых от фемтосекундной лазерной системы на основе фемтосекундного Cr:forsterite генератора (центральная длина волны 1.25 мкм). Продемонстрировано, что интеграция волоконного перестраиваемого источника света на базе фотонно-кристаллического (ФК) световода, накачиваемого сверхкороткими импульсами лазера на кристалле Cr:forsterite, и нелинейно оптического кристалла позволяет сконструировать компактный масштабируемый лазерный источник коротких импульсов перестраиваемых по длине волны от 680 до 1800 нм с тактовой частотой повторения 20 МГц. Продемонстрировано, что световод с твердотельной сердцевиной диаметром 8.2 мкм может быть использован для доставки с фазово-модулированных импульсов для проведения КАРС-спектроскопии со спектральным разрешением около 10 см-1.
- Добавил в систему: Федотов Андрей Борисович
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 13 марта 2012 г.-31 декабря 2012 г. | Нелинейно-оптическая микроспектроскопия с использованием сверхкоротких импульсов накачки с активно формируемым спектром |
| Результаты этапа: Реализована схема КАРС-микроспектрометра с использованием неусиленных импульсов, получаемых от фемтосекундной лазерной системы на основе фемтосекундного Cr:forsterite генератора (центральная длина волны 1.25 мкм). Продемонстрировано, что интеграция волоконного перестраиваемого источника света на базе фотонно-кристаллического (ФК) световода, накачиваемого сверхкороткими импульсами лазера на кристалле Cr:forsterite, и нелинейно оптического кристалла позволяет сконструировать компактный масштабируемый лазерный источник коротких импульсов перестраиваемых по длине волны от 680 до 1800 нм с тактовой частотой повторения 20 МГц. Управление длительностью импульсов в диапазоне от 70 до 600 фс осуществляется подбором толщины нелинейного кристалла, условий фокусировки в него и центральной длиной волны преобразуемого излучения. Разработанный источник импульсов на основе совместного действия солитонного самосдвига частоты (ССЧ) в ФК-волокнах и последующей генерации второй гармоники (ГВГ) в нелинейном кристалле превосходно подходит для систем когерентной рамановской микроспектроскопии, что было экспериментально продемонстрировано на пленках синтетического алмаза и полистирола. | ||
| 2 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Нелинейно-оптическая микроспектроскопия с использованием сверхкоротких импульсов накачки с активно формируемым спектром |
| Результаты этапа: В нашей работе мы демонстрируем, что управление спектрально-фазовыми характеристикам импульсов накачки дает возможность плавного управления фазой комбинационного отклика среды, что приводит к наблюдению различных интерференционных эффектов, которые сильно изменяют нелинейно-оптическую динамику взаимодействия сверхкоротких импульсов и обеспечивают привлекательные решения для рамановской спектроскопии. Эксперименты по когерентному возбуждению комбинационных (рамановских) колебаний проводились для широкого класса веществ (жидкости и твердые тела), обладающих откликом различной сложности. Нелинейный отклик, измеряемы как функция задержки между двумя взаимодействующими чирпированными импульсами, демонстрирует спектр, схожий с формой Фано-спектров, с ярко выраженными интерференционными провалами на задней части спектра комбинационного сигнала, что отражает интерференцию когерентного рамановского отклика и сигнала генерируемого в результате нерезонансного четырехволнового взаимодействия. Когерентная природа нелинейно-оптического сигнала КАРС накладывает ограничения на диаграмму направленности источника, которая определяется условиями фазового согласования для генерирующийся волны. Потенциал разработанной схемы на базе использования чирпированных импульсов был опробован в экспериментах с тестовыми рассеивающими образцами (ПММА и раствора алмазных наночастиц в этаноле), моделирующих биологические объекты, в схеме регистрации сигнала в обратном направлении. Проведенные эксперименты показали возможность использовать методики фазового модулирования импульсов накачки для осуществления КАРС-спектроскопии сильно рассеивающих сред с высоким спектральным разрешением. | ||
| 3 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Нелинейно-оптическая микроспектроскопия с использованием сверхкоротких импульсов накачки с активно формируемым спектром |
| Результаты этапа: Продемонстрировано, что одномодовый световод с твердотельной сердцевиной диаметром 8.2 мкм может быть использован для доставки фазово-модулированных импульсов накачки в схеме спектроскопии когерентного комбинационного рассеяния с фазово-модулированными импульсами, проведенные эксперименты и численный анализ позволили оценить спектральное разрешение методики. Продемонстрирована безмаркерная визуализация срезов мозга лабораторной мыши методикой КАРС-микроскопии с использованием фемтосекундной лазерной системы на базе МС-световодов и нелинейно-оптических кристаллов. Спектральная компрессия импульсов накачек в кристаллах PPLN и LBO в процессе удвоения оптической частоты повышает эффективность и химическую селективность микроспектроскопии на основе когерентного комбинационного рассеяния света. | ||
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".