Группа молодых красноярских ученых улучшает преобразователи лазерного излучения

Сегодня лазерное излучение используется в телекоммуникационных технологиях, в процессах резки и термоупрочнения металлов, в зондировании атмосферы и анализе элементного состава вещества, в научных экспериментах и медицинской практике, для создания эталонов частоты и времени, а также во многих других областях науки и техники.

Однако каждое из таких применений требует наличия специфического лазерного излучения с соответствующими характеристиками.

В лаборатории когерентной оптики Института физики им. Киренского СО РАН группа аспирантов под руководством кандидата физико-математических наук Андрея Вьюнышева изучает нелинейно-оптическое преобразование стандартных лазерных лучей. Такое преобразование позволяет получать излучение с характеристиками, необходимыми для каждой из специфических задач.

Однородные кристаллические среды преобразовывают излучение в ограниченных диапазонах длин волн, температур и углов ориентации. Структурированные нелинейные среды дают больше свободы при варьировании параметров получаемого излучения.

Именно в области нелинейной оптики осуществляет свою работу научный сотрудник лаборатории Андрей Вьюнышев. Он исследует процессы взаимодействия света с различными средами, в том числе кристаллическими.

«Мы изучаем преобразования излучения в кристаллах тетрабората стронция, структурированных случайным образом в процессе роста. Образцы выращивают в лаборатории кристаллофизики нашего Института. Эту работу возглавляет заведующий лабораторией Александр Иванович Зайцев. Именно эти кристаллы были использованы в проекте «Случайные осцилляции Мэйкера», который был поддержан Краевым фондом науки в 2013 году в рамках конкурса научных проектов среди молодых ученых, — рассказал Андрей Вьюнышев.

«Наша работа сочетает в себе фундаментальный аспект и практическую значимость. Мы предприняли попытку интерпретировать наблюдаемое явление по аналогии с хорошо известным нелинейно-оптическим явлением «осцилляциями Мэйкера», когда генерируемый сигнал осциллирует с углом поворота тонкой пластинки из нелинейной однородной среды. В нашем случае среда неоднородная и нерегулярная. Это приводит к наблюдению так называемых «случайных осцилляций Мэйкера». С этим связана практическая ценность наших результатов. В нерегулярной среде генерируемый сигнал относительно слабо зависит от ориентации образца и поэтому может быть использован в качестве основного элемента некритичного преобразователя лазерного излучения, работающего в широких спектральных диапазонах».

Ученый также рассказал, что планируется исследовать и другие кристаллические среды, которые могут оказаться более эффективными.

«Сейчас мы расширяем тематику наших исследований. В частности, мы выполняем работы по нелинейно-оптическому преобразованию излучения в сегнетоэлектрических кристаллах совместно с группой из Екатеринбурга. Наши коллеги изготавливают структуры по нашему запросу, — пояснил Вьюнышев. — Если при использовании тетрабората стронция мы имеем дело с определенными доменными структурами, с характеристиками которых мы вынуждены мириться, то в случае сегнетоэлектрических кристаллов можно изготовить структуры с требуемыми характеристиками».

Работы выполняются совместно с аспирантами и студентами кафедры фотоники и лазерных технологий ИИФиРЭ СФУ на совместном оборудовании. Проект уже отмечен грантами Президента РФ, Российского фонда фундаментальных исследований, а также получил финансирование от Красноярского краевого фонда науки. В перспективе ученые планируют расширить свое сотрудничество с другими российскими и зарубежными исследовательскими группами, к исследованиям проявляют интерес и теоретики из МГУ.