Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ СУПЕРКОНТИНУУМ: и его применения в физике мезоскопических структур Смирнов Сергей Валерьевич Лаборатория.

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ СУПЕРКОНТИНУУМ: и его применения в физике мезоскопических структур Смирнов Сергей Валерьевич Лаборатория лазерных систем НГУ

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 2 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: ЧТО? Где? Когда? СУПЕРКОНТИНУУМ - ?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 3 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: ЧТО? Где? Когда? СУПЕРКОНТИНУУМ = КОНТИНУУМ++

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 7 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: ЧТО? Где? Когда?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 8 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: Что? ГДЕ? Когда? ЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА: нет изменения частоты (цвета)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 9 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: Что? ГДЕ? Когда? НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА:  Высокие плотности мощности (~ 10 ТВт/см 2 )  Большие длины взаимодействия РЕШЕНИЕ:  Мощные лазеры  Короткие импульсы (< 1 пс) + аномальная дисперсия  Использование больших длин оптических волокон

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 10 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: Что? ГДЕ? Когда?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 11 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: Что? ГДЕ? Когда?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 12 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: Что? Где? КОГДА?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 13 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: Что? Где? КОГДА? 1970 г: эксперименты в объемных средах 50-ТГц континуум частот (4-пс импульсы, 10 ТВт/см 2 ) Основной механизм генерации - ФСМ Alfano, Shapiro; Phys. Rev. Lett., 24, p. 592 (1970)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 14 (245) Ranka, Windeler, Stenz; Opt. Lett., 25, p. 25 (2000) СУПЕРКОНТИНУУМ: Что? Где? КОГДА?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 15 (245) Ranka, Windeler, Stenz; Opt. Lett., 25, p. 25 (2000) первые эксперименты в объемных средах – 50-ТГц континуум (Alfano, Shapiro) СУПЕРКОНТИНУУМ: Что? Где? КОГДА?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 16 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: ЗАЧЕМ?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 17 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: ЗАЧЕМ? СУПЕРКОНТИНУУМ = КОНТИНУУМ++

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 18 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: ЗАЧЕМ? СУПЕРКОНТИНУУМ = КОНТИНУУМ++ «Плюсы» суперконтинуума: + плотность мощности

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 19 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: ЗАЧЕМ? СУПЕРКОНТИНУУМ = КОНТИНУУМ++ «Плюсы» суперконтинуума: + плотность мощности + когерентные свойства: + поперечная когерентность = + возможность введения в оптические волокна + продольная когерентность = + оптическая когерентная томография + межимпульсная когерентность = + метрология оптических частот

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 20 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: все цвета радуги Введение  Применения суперконтинуума  Механизмы уширения спектра  Rogue waves

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 21 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот В основе любого измерения лежит сопоставление измеряемой величины с эталоном

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 22 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот В основе любого измерения лежит сопоставление измеряемой величины с эталоном

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 23 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот Как измерить длину волны лазера?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 24 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот Как измерить длину волны лазера?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 25 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот Как измерить длину волны лазера? Самый простой способ – с помощью измерителя длин волн :) Проблема №1: измеритель длин волн не обеспечивает необходимой точности для ряда «прецизионных» метрологических приложений

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 26 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот Проблема №1: измеритель длин волн не обеспечивает необходимой точности для ряда «прецизионных» метрологических приложений Частоту можно измерить с очень высокой точностью при наличии подходящего эталона

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 27 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот Проблема №2: частота биений (разность измеряемой и эталонной частот) должна лежать в радиочастотном диапазоне. 0.1 us ~ 10 MHz

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 28 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот Частота «зелёного» лазера ( = 532 нм) ~ 5.64 ×10 14 Гц, измеряемые частоты биений < 1..10 × 10 9 Гц, между ними – 5 порядков величины ! Неутешительный вывод: для каждого прецизионного измерения частоты требуется своя собственная «эталонная» частота Ещё хуже: получение «эталонной» частоты – ОЧЕНЬ трудоёмкий процесс «масштаб усилий»: 5 человек + 5 лет на одно прецизионное измерение!

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 29 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот Чтобы получить эталонную частоту, нужно построить цепочку преобразований вида «генерация гармоники + привязка по фазе» от стабильного эталона к нужной частоте:

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 31 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот Чтобы получить эталонную частоту, нужно построить цепочку преобразований вида «генерация гармоники + привязка по фазе» от стабильного эталона к нужной частоте: Длина волны = 3.39 мкм близка к 3-й гармонике CO 2 -лазера CO 2 = 10.2 мкм, но не в точности равна ей: разность частот порядка 30 МГц.

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 33 (245)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 34 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 35 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот ВСЕ СТАЛО СУПЕР с появлением СУПЕРКОНТИНУУМА

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 38 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в метрологии оптических частот Теодор Хэнш (Theodor Wolfgang Hänsch) Лауреат Нобелевской премии по физике за 2005 год «за вклад в развитие основанной на лазерах точной спектроскопии, включая технику прецизионного расчёта светового сдвига в оптических стандартах частоты (оптических гребёнок)» – Wikipedia.org

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 39 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: ЗАЧЕМ? СУПЕРКОНТИНУУМ = КОНТИНУУМ++ «Плюсы» суперконтинуума: + плотность мощности + когерентные свойства:  + поперечная когерентность = + возможность введения в оптические волокна  + продольная когерентность = + оптическая когерентная томография + межимпульсная когерентность = + метрология оптических частот

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 40 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в оптической когерентной томографии Hartl et al; Opt. Lett., vol. 26, p. 608 (2001) Продольное разрешение: Достигнуто разрешение 2.5 мкм в воздухе (2 мкм в ткани) – при использовании диодных источников  z порядка 10 -15 мкм

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 44 (245) Povazay et al; Opt. Lett., vol. 27, p. 1800 (2002) Продольное разрешение: 0.5 мкм в ткани (0.75 мкм в воздухе) Поперечное разрешение: порядка 2 мкм СУПЕРКОНТИНУУМ в оптической когерентной томографии

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 45 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: ЗАЧЕМ? СУПЕРКОНТИНУУМ = КОНТИНУУМ++ «Плюсы» суперконтинуума:  плотность мощности + когерентные свойства: + поперечная когерентность = + возможность введения в оптические волокна + продольная когерентность = + оптическая когерентная томография + межимпульсная когерентность = + метрология оптических частот

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 46 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в потоковой цитометрии http://probes.invitrogen.com/resources/education/tutorials/4Intro_Flow/player.html

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 47 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в потоковой цитометрии

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 86 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в потоковой цитометрии Использование детекторов излучения на разных длинах волн позволяет повысить информативность исследований клеток в потоковой цитометрии.

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 87 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в потоковой цитометрии Использование детекторов излучения на разных длинах волн позволяет повысить информативность исследований клеток в потоковой цитометрии. Использование суперконтинуума позволяет заменить большое количество одночастотных лазеров одним широкополосным оптическим источником.

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 88 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ в потоковой цитометрии Использование детекторов излучения на разных длинах волн позволяет повысить информативность исследований клеток в потоковой цитометрии. Использование суперконтинуума позволяет заменить большое количество одночастотных лазеров одним широкополосным оптическим источником. Основное требование связано с высокими значениями спектральной плотности мощности (Вт/(см 2 *нм)), недостижимыми для ламп накаливания.

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 91 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: Другие применения WDM (телекоммуникации)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 92 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: Другие применения WDM (телекоммуникации) накачка ВКР-усилителей

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 93 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: Другие применения WDM (телекоммуникации) накачка ВКР-усилителей генерация УКИ

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 94 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: Другие применения WDM (телекоммуникации) накачка ВКР-усилителей генерация УКИ Applications in Biology and Chemistry Femtosecond Carrier-Envelope Phase Stabilization Atmospheric science Time-resolved absorption spectroscopy Rime-resolved excitation spectroscopy Supercontinuum spectroscopy of semiconductor microsctructures Optical fiber measurements

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 95 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: план доклада Введение Применения суперконтинуума  Механизмы уширения спектра  Rogue waves

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 96 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: механизмы уширения спектра Основное: Существует ряд нелинейно-оптических эффектов, вызванных, преимущественно, двумя механизмами: керровской нелинейностью (ФСМ + ЧВС) вынужденным комбинационным рассеянием Взаимодействие этих механизмов с дисперсией групповых скоростей приводит к разным сценариям генерации суперконтинуума при различных условиях (длительность и мощность импульсов накачки, профиль дисперсии групповых скоростей оптического волокна, …).

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 97 (245) Механизмы генерации СК  Хроматическая дисперсия  Нелинейно-оптические явления Фазовая самомодуляция Оптические солитоны Четырехволновое смешение Вынужденное комбинационное рассеяние

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 98 (245) Механизмы генерации СК: хроматическая дисперсия

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 99 (245) Механизмы генерации СК: хроматическая дисперсия Поле в оптическом волокне: Разложение постоянной распространения  (  ) в ряд Тейлора:

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 100 (245) Механизмы генерации СК: хроматическая дисперсия Разложение постоянной распространения  (  ) в ряд Тейлора:  0 – набег общей фазы  1 – распространение импульса как целого со скоростью v gr = 1/  1  2,  3, … – увеличение длительности импульса, частотная модуляция, изменение формы огибающей импульса

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 112 (245) Механизмы генерации СК: хроматическая дисперсия передний фронтзадний фронт «синие» (высокочастот- ные) компоненты «красные» (низкочастотные) компоненты

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 113 (245) Механизмы генерации СК: хроматическая дисперсия Роль дисперсии в генерации СК:  Не приводит к изменениям в спектре  «Разбегание» компонент импульса с разными частотами – ограничение длины взаимодействия  Аномальная дисперсия (  2 < 0) компенсирует ФСМ и ведет к образованию оптических солитонов  Высшие порядки дисперсии (  3,  4, …) ведут к распаду связанных состояний солитонов

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 114 (245) Механизмы генерации СК Хроматическая дисперсия  Нелинейно-оптические явления  Фазовая самомодуляция Оптические солитоны Четырехволновое смешение Вынужденное комбинационное рассеяние

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 115 (245) Механизмы генерации СК: Фазовая самомодуляция (ФСМ) n = n(  ) + n 2 I n 2 – нелинейный показатель преломления (для кварца порядка: 3 x 10 -4 см 2 /ТВт ) I – интенсивность излучения Показатель преломления среды зависит от интенсивности излучения:

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 116 (245) Механизмы генерации СК: Фазовая самомодуляция (ФСМ) n = n(  ) + n 2 I n 2 – нелинейный показатель преломления (для кварца порядка: 3 x 10 -16 см 2 /Вт ) I – интенсивность излучения Показатель преломления среды зависит от интенсивности излучения: Набег фазы при прохождении расстояния z :

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 117 (245) Механизмы генерации СК: Фазовая самомодуляция (ФСМ) Набег фазы при прохождении расстояния z :  =  max  = 0

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 118 (245) Механизмы генерации СК: Фазовая самомодуляция (ФСМ) Набег фазы при прохождении расстояния z :  =  max  = 0 Изменение частоты:

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 119 (245) Механизмы генерации СК: Фазовая самомодуляция (ФСМ) Набег фазы при прохождении расстояния z :  =  max  = 0 Изменение частоты:  = 0  =  max  = –  max  = 0

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 131 (245) Механизмы генерации СК: Фазовая самомодуляция (ФСМ) Набег фазы при прохождении расстояния z :  =  max  = 0 Изменение частоты:  = 0  =  max  = –  max  = 0 передний фронт задний фронт

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 132 (245) Механизмы генерации СК: Фазовая самомодуляция (ФСМ) Роль ФСМ в генерации СК:  Увеличение ширины спектра излучения в целом или составляющих его линий:  Совместно с аномальной дисперсией (  2 < 0) ФСМ приводит к образованию оптических солитонов

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 133 (245) Механизмы генерации СК Хроматическая дисперсия  Нелинейно-оптические явления Фазовая самомодуляция  Оптические солитоны Четырехволновое смешение Вынужденное комбинационное рассеяние

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 134 (245) Механизмы генерации СК: Оптические солитоны ФСМ задний фронт – коротковолновые компоненты

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 135 (245) Механизмы генерации СК: Оптические солитоны ФСМ задний фронт – коротковолновые компоненты Аномальная дисперсия скорость выше у коротковолновых компонент

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 136 (245) Механизмы генерации СК: Оптические солитоны Нормальная дисперсияАномальная дисперсия Параметры:    = 50 фс 0 = 625 нм, 850 нм    = 481 ТГц, 353 ТГц) I pump = 0.015 ТВт/см 2

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 137 (245) Механизмы генерации СК: Оптические солитоны Нормальная дисперсияАномальная дисперсия

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 143 (245) Механизмы генерации СК: Оптические солитоны Роль солитонов в генерации СК:  Расширение спектра континуума в длинноволновую область за счет самосдвига частоты  Сжатие солитонов высших порядков на начальной стадии распространения – уширение спектра + рост пиковой мощности  Адиабатическая компрессия импульсов в волокнах с уменьшающейся дисперсией (N 2 = L D /L N = g(PT 0 )T 0 /  2 )  Резонансная перекачка энергии солитонов в коротковолновую часть спектра (генерация несолитонного излучения)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 144 (245) Механизмы генерации СК Хроматическая дисперсия  Нелинейно-оптические явления Фазовая самомодуляция Оптические солитоны  Четырехволновое смешение Вынужденное комбинационное рассеяние

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 145 (245) Механизмы генерации СК: Четырехволновое смешение Нелинейная поляризация: приводит к взаимодействию четырех волн. В квантовой механике – уничтожение и рождение пары фотонов 11 22 33 44 Условия фазового синхронизма:  1 +  2 =  3 +  4 k 1 + k 2 = k 3 + k 4

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 146 (245) Механизмы генерации СК: Четырехволновое смешение 11 22 33 44 Условия фазового синхронизма:  1 +  2 =  3 +  4 k 1 + k 2 = k 3 + k 4 Неточное выполнение условий фазового синхронизма:

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 147 (245) Механизмы генерации СК: Четырехволновое смешение Накачка (  0 ) Сигнал (  0 –  ) Параметры:    = 4 пс  0  = 430 ТГц   = 17.6 ТГц I pump = 0.3 ТВт/см 2 Сигнал/накачка: -30 дБ

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 148 (245) Механизмы генерации СК: Четырехволновое смешение Сигнал (  0 –  ) z = 0.00 см Накачка (  0 )

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 149 (245) Механизмы генерации СК: Четырехволновое смешение Сигнал (  0 –  ) Процессы:                   0 –2  0+0+ z = 0.01 см Накачка (  0 )

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 150 (245) Механизмы генерации СК: Четырехволновое смешение Сигнал (  0 –  ) Процессы:                                      0 –2  0+0+  0 +2  z = 0.05 см Накачка (  0 )

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 151 (245) Механизмы генерации СК: Четырехволновое смешение Сигнал (  0 –  ) Процессы:                                                                                   0 –2   0 –3  0+0+  0 +2   0 +3  z = 0.30 см Накачка (  0 )

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 152 (245) Механизмы генерации СК: Четырехволновое смешение Сигнал (  0 –  ) Процессы:                                                                                   0 –2   0 –3  0+0+  0 +2   0 +3  z = 0.50 см Накачка (  0 )

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 153 (245) Механизмы генерации СК: Четырехволновое смешение Роль ЧВС в генерации СК:  Генерация новых спектральных линий  Усиление существующих волн (параметрическое усиление)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 154 (245) Механизмы генерации СК Хроматическая дисперсия  Нелинейно-оптические явления Фазовая самомодуляция Оптические солитоны Четырехволновое смешение  Вынужденное комбинационное рассеяние

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 155 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Вынужденное комбинационное рассеяние:        Grigoryants et al; Opt. and Quant. El. – Short Comm., 9, p. 351 (1977)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 156 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Возможные проявления ВКР: Совместное действие с четырехволновым смешением Самосдвиг частоты оптических солитонов Распад связанного состояния оптических солитонов В микросветоводах длиной порядка 10 см при фемтосекундной накачке ВКР наблюдается исключительно совместно с другими нелинейными эффектами

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 157 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Возможные проявления ВКР:  Совместное действие с четырехволновым смешением Самосдвиг частоты оптических солитонов Распад связанного состояния оптических солитонов В микросветоводах длиной порядка 10 см при фемтосекундной накачке ВКР наблюдается исключительно совместно с другими нелинейными эффектами

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 158 (245) Механизмы генерации СК: ВКР + ЧВС z = 0 смС учетом ВКРБез учета ВКР Параметры:    = 4 пс  0  = 430 ТГц (  = 700 нм)  = 12.6 ТГц I pump = 0.3 ТВт/см 2 Сигнал/накачка: -20 дБ

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 159 (245) Механизмы генерации СК: ВКР + ЧВС С учетом ВКРz = 0 смБез учета ВКР

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 165 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Возможные проявления ВКР: Совместное действие с четырехволновым смешением  Самосдвиг частоты оптических солитонов Распад связанного состояния оптических солитонов В микросветоводах длиной порядка 10 см при фемтосекундной накачке ВКР наблюдается исключительно совместно с другими нелинейными эффектами

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 166 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Самосдвиг частоты солитонов Перекачка энергии из коротковолновой части импульса в длинноволновую за счет вынужденного комбинационного рассеяния

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 167 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Самосдвиг частоты солитонов Параметры:    = 50 фс  0  = 353 ТГц (  = 850 нм) I pump = 0.06 ТВт/см 2

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 168 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Самосдвиг частоты солитонов

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 179 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Самосдвиг частоты солитонов    = 353 ТГц (  = 850 нм)  = 330 ТГц ( = 910 нм)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 180 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Самосдвиг частоты солитонов: зависимость от мощности

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 181 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Возможные проявления ВКР: Совместное действие с четырехволновым смешением Самосдвиг частоты оптических солитонов  Распад связанного состояния оптических солитонов В микросветоводах длиной порядка 10 см при фемтосекундной накачке ВКР наблюдается исключительно совместно с другими нелинейными эффектами

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 182 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Распад связанного состояния оптических солитонов Без учета ВКРС учетом ВКР Параметры:    = 50 фс  0  = 353 ТГц (  = 850 нм) I pump = 0.035 ТВт/см 2

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 183 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Распад связанного состояния оптических солитонов С учетом ВКРБез учета ВКР

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 194 (245) Механизмы генерации СК: ВКР Роль ВКР в генерации СК:  Солитонные эффекты Распад связанного состояния оптических солитонов Самосдвиг частоты  Совместное действие с четырехволновым смешением  повышение эффективности генерации новых и усиления существующих спектральных линий

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 195 (245) Механизмы генерации СК Хроматическая дисперсия  Нелинейно-оптические явления Фазовая самомодуляция Оптические солитоны Четырехволновое смешение Вынужденное комбинационное рассеяние

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 196 (245) Механизмы генерации СК: Совместное действие эффектов  Хроматическая дисперсия  Нелинейно-оптические явления  Фазовая самомодуляция  Оптические солитоны  Четырехволновое смешение  Вынужденное комбинационное рассеяние

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 197 (245) Механизмы генерации СК: Совместное действие эффектов Обобщенное (расширенное) нелинейное уравнение Шредингера: A(z,t) – огибающая поля импульса z – продольная координата (вдоль волокна), t – время  k – дисперсионные коэффициенты на частоте накачки  0  – нелинейный коэффициент R(t) – функция нелинейного отклика среды: R(t) =  (t) + (1 -  ) R Raman (t)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 198 (245) Механизмы генерации СК: Совместное действие эффектов

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 199 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при фс-возбуждении Зависимость интенсивности от времени Спектр 0.0 см Параметры:    = 40 фс  0  = 377 ТГц (  = 795 нм) I pump = 0.3 ТВт/см 2

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 200 (245) Зависимость интенсивности от времени Спектр 0.0 см СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при фс-возбуждении

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 201 (245) 0.2 см 36 фс Зависимость интенсивности от времени Спектр СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при фс-возбуждении

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 202 (245) 0.4 см 20 фс Зависимость интенсивности от времени Спектр СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при фс-возбуждении

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 203 (245) 0.6 см 6.2 фс 2.3/ Зависимость интенсивности от времени Спектр СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при фс-возбуждении

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 204 (245) 0.6 см 6.2 фс 2.3/ спектр 6.2-фс sech 2 -импульса Зависимость интенсивности от времени Спектр

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 205 (245) 0.7 см Зависимость интенсивности от времени Спектр СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при фс-возбуждении

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 209 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при фс-возбуждении

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 210 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при CW-возбуждении Исследования нелинейных оптических явлений предполагают использование:  мощных лазеров И / ИЛИ  коротких импульсов (< 1 пс) + аномальной дисперсии И / ИЛИ  больших длин оптических волокон

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 211 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при CW-возбуждении Исследования нелинейных оптических явлений предполагают использование: мощных лазеров  коротких импульсов (< 1 пс) + аномальной дисперсии  больших длин оптических волокон

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 212 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при CW-возбуждении Исследования нелинейных оптических явлений предполагают использование: Мощных лазеров Коротких импульсов (< 1 пс) + аномальной дисперсии  Больших длин оптических волокон

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при CW-возбуждении Суперконтинуум: все цвета радуги 213 (245)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при CW-возбуждении Экспериментальные результаты A.K. Abeeluck, C. Headley and C. Jørgensen Результаты численного моделирования Opt. Lett., 29, 2163 (2004) Суперконтинуум: все цвета радуги 214 (245)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при CW-возбуждении Экспериментальные результаты A.K. Abeeluck, C. Headley and C. Jørgensen Результаты численного моделирования (после усреднения) Opt. Lett., 29, 2163 (2004) Суперконтинуум: все цвета радуги 216 (245)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при CW-возбуждении Экспериментальные результаты A.K. Abeeluck, C. Headley and C. Jørgensen Результаты численного моделирования (после усреднения) Opt. Lett., 29, 2163 (2004) 3,5 Вт Суперконтинуум: все цвета радуги 217 (245)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ СУПЕРКОНТИНУУМ: генерация при CW-возбуждении Экспериментальные результаты A.K. Abeeluck, C. Headley and C. Jørgensen Результаты численного моделирования (после усреднения) Opt. Lett., 29, 2163 (2004) 3,5 Вт конечная ширина спектра возбуждения  = 0,5 нм (  = 70 ГГц) Суперконтинуум: все цвета радуги 219 (245)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ СУПЕРКОНТИНУУМ: возбуждение импульсами различной длительности Суперконтинуум: все цвета радуги 220 (245)

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 227 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: план доклада Введение Применения суперконтинуума Механизмы уширения спектра  Rogue waves

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 228 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: план доклада Введение Применения суперконтинуума Механизмы уширения спектра  Rogue waves Что? Где? Когда?Сколько $ ?

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 229 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: план доклада Введение Применения суперконтинуума Механизмы уширения спектра  Rogue waves

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 230 (245) ROGUE WAVES

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 231 (245) ROGUE WAVES Основная сложность в исследовании rogue waves – крайне малая частота их обнаружения, так что до недавнего времени такие волны рассматривались лишь как элемент «морского фольклора». Как исследовать rogue waves ? С помощью спутниковых снимков и … суперконтинуума!

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ Суперконтинуум: все цвета радуги 245 (245) СУПЕРКОНТИНУУМ: все цвета радуги Введение Применения суперконтинуума Механизмы уширения спектра Rogue waves

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ СУПЕРКОНТИНУУМ: и его применения в физике мезоскопических структур Смирнов Сергей Валерьевич Лаборатория.

Similar presentations

Similar presentations

About project

Feedback

Log in

Auth with social network:

Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ СУПЕРКОНТИНУУМ: и его применения в физике мезоскопических структур Смирнов Сергей Валерьевич Лаборатория.

Similar presentations

Similar presentations

About project

Feedback