Направления и результаты

Научные направления

  • Лазерная спектроскопия сверхвысокого разрешения и ее фундаментальные применения.
  • Прецизионная лазерная метрология, лазерные стандарты частоты и времени, оптические часы.
  • Твердотельные и полупроводниковые лазерные системы и материалы квантовой электроники.
  • Генерация фемто- и аттосекундных сверхмощных импульсов.
  • Взаимодействие лазерного излучения с веществом.
  • Энергетика мощных лазеров для научных исследований и технологий.
  • Фундаментальные основы лазерных технологий для навигации, связи, медицины и биологии, нанотехнологий, обработки и модификации материалов.

Реализация основных научных направлений в рамках базового бюджетного финансирования программ ФНИ госакадемий на 2013-2020гг, проекты ИЛФ СО РАН на период 2017-2020гг:

 

                Приоритетное направление II.10. Актуальные проблемы оптики и лазерной физики, в том числе достижение предельных концентраций мощности и энергии во времени, пространстве и спектральном диапазоне, освоение новых диапазонов спектра, спектроскопия сверхвысокого разрешения и стандарты частоты, прецизионные оптические измерения, проблемы квантовой и атомной оптики, взаимодействие излучения с веществом.

 

№ 0307-2016-0001 «Разработка и исследование физических принципов прецизионной лазерной спектроскопии с использованием холодных атомов и ионов для оптических стандартов частоты и времени (оптических часов) нового поколения».

Руководитель:  академик Багаев С. Н. Выполняется на базе групп оптических стандартов частоты, лазерной спектроскопии, оптических часов.

 

№ 0307-2016-0002 «Моделирование космических явлений большой энергии и ударно-волновых процессов в магнитосфере и ионосфере Земли на уникальном экспериментальном стенде КИ-1 с использованием лазерной плазмы и импульсно-периодических лазеров».

Руководитель: д.ф.-м.н. Пономаренко  А. Г. Выполняется на базе отдела Лазерной плазмы.

 

№ 0307-2016-0004 «Новые предельно чувствительные люминесцентные методы исследования взаимодействия лазерного излучения с веществом».

Руководитель: д.ф.-м.н. Мартынович  Е. Ф. Выполняется на базе отдел лазерных и лучевых технологий Иркутского филиала ИЛФ СО РАН.

 

№ 0307-2016-0006 «Развитие физических основ лазерных источников излучений предельно высокой интенсивности на основе когерентного сложения полей и их фундаментальные приложения».

Руководитель к.ф.-м.н. Пестряков  Е. В. Выполняется на базе лаборатории физики лазеров сверхкоротких импульсов.

 

            Приоритетное направление II.11. Фундаментальные основы лазерных технологий, включая обработку и модификацию материалов, оптическую информатику, связь, навигацию и медицину.

 

№ 0307-2016-0003 «Прецизионные лазерные информационно-телекоммуникационные технологии для мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды».

Руководитель: Поллер  Б. В. Выполняется на базе лаборатории лазерных информационных систем.

 

№ 0307-2016-0005 «Создание лазерных технологий высокоточных компактных стандартов частоты и высокочувствительных квантовых сенсоров для развития наземной и космической навигации и связи».

Руководитель: Тайченачев А.В.

 

№ 0307-2016-0007 «Разработка и создание малогабаритных перестраиваемых источников когерентного излучения в среднем ИК и ТГц диапазонах на новых нелинейных средах для применения в биологии, медицине и других областях».

Руководитель: к.ф.-м.н. Карапузиков  А. И. Выполняется на базе лаборатории инфракрасных лазерных систем.

 

№ 0307-2016-0008 «Разработка новых лазерных биомедицинских технологий на основе исследования процессов и механизмов взаимодействия УФ и ИК излучения с биологическими тканями и клеточными структурами для диагностики, терапии и хирургии».

Руководитель: д.ф.-м.н. Ражев А. М. Выполняется на базе лаборатории импульсных газоразрядных лазеров.

 

Важнейшие результаты за 5 лет

 

1. Впервые выполнен эксперимент, подтверждающий высокую эффективность «гипер-Рамси» спектроскопии — нового метода лазерной спектроскопии сильно запрещенных переходов ультрахолодных атомов и ионов, предложенного ранее в ИЛФ СО РАН. В совместных исследованиях ИЛФ СО РАН и PTB (Германия) по разработке оптического стандарта частоты на ионе иттербия, экспериментально достигнуто подавление полевого сдвига частоты октупольного перехода в ионе иттербия на четыре порядка, что позволяет обеспечить погрешность частоты оптического стандарта на уровне 10-17 — 10-18.

Этот результат был опубликован в ноябрьском номере Phys. Rev. Lett. и отмечен редакцией, как один из наиболее интересных в выпуске (http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.109.213002):

image1

Huntemann, B. Lipphardt, M. Okhapkin, Chr. Tamm, E. Peik, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin. Generalized Ramsey Excitation Scheme with Suppressed Light Shift. // Phys. Rev. Lett. 109, 213002 (2012).

2. В ИЛФ СО РАН впервые в мире экспериментально продемонстрировано когерентное сложение параметрически усиленных фемтосекундных импульсов. Экспериментально реализовано неколлинеарное параметрическое усиление чирпованных фемтосекундных импульсов в кристаллах BBO и LBO при пикосекундной лазерной накачке. Определены требования к основным параметрам усиленных импульсов и осуществлено их когерентное сложение. Проведённые исследования подтверждают перспективность создания лазерных систем предельно высокой, ультрарелятивистской интенсивности (>1025 Вт/см2) методом когерентного сложения оптических полей фемтосекундных импульсов.

image2
Фемтосекундная лазерная система с оптическими параметрическими каскадами усиления чирпованных импульсов и пикосекундным источником излучения накачки.

V.I. Trunov, S.N. Bagayev, E.V. Pestryakov, S.A. Frolov, V.E. Leschenko, A.V. Kirpichnikov, A.E. Kokh, V.V. Petrov, V.A. Vasiliev, Ultrarelativistic laser systems based on coherent beam combining, AIP Cof. Proc. ,v.1465, pp.18-22, 2012.

3. В ИЛФ СО РАН в экспериментах с лазерной плазмой большой энергии E ~ 100 Дж, впервые проведено комплексное моделирование эффектов сверхсжатия магнитосферы под действием Корональных Выбросов Массы (КВМ) большой энергии при наличии фоновой плазмы, имитирующей солнечный ветер и стационарную магнитосферу Земли. Результаты исследований позволяют более точно прогнозировать возможные глобальные последствия редких событий гигантских КВМ, способных вывести из строя различные системы в околоземном пространстве и на Земле при возможном сжатии магнитосферы до радиуса геостационарной орбиты и даже меньше.

image3
Данные съемок ЭОПом модели магнитосферы (в экваториальной плоскости), формируемой лазерной плазмой для трех различных значений магнитного момента (слева-направо) соответственно, μ = 2,6∙105, 5,2∙105 и 7,2∙105 Гс∙см3.

4. В ИЛФ СО РАН впервые экспериментально доказан и объяснен теоретически новый эффект теплоэлектрического преобразования. Получено преобразование энергии теплового потока в электричество с КПД и качеством на порядок превосходящими аналогичные показатели в существующих на сегодняшний день органических преобразователях. Теоретически показано, что КПД на основе открытого эффекта преобразования может быть сравним с предельным в цикле Карно и достигать ~30%.

image4
Зависимость электрической мощности от нагрузки теплоэлектрического преобразования на полупроводящих ЖК при перепаде температур ~10.

С.И. Трашкеев, А.Н. Кудрявцев. Новый тип термоэлектрического преобразования энергии полупроводящими жидкими анизотропными средами. ЖТФ, 2012 (в печати).

Институт имеет крупные экспериментальные установки мирового и федерального уровня, в том числе:

  • Уникальный лазерный спектрометр с разрешением  5 х 10-13.
  • Экспериментальный комплекс по абсолютному измерению частот в ближнем инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах.
  • Совместно с ИНХ СО РАН развивается уникальная база по выращиванию и спектроскопическому исследованию (характеризации) новых лазерных кристаллов.