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 наноматериалы 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 отдела лазерной физики.

 

№ 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 отдела 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.

 

№ 0307-2015-0011 «Космические кумулятивные волны в ионосфере Земли».

Руководитель:  д.ф.-м.н. Тищенко В. Н. Выполняется на базе лаборатории энергетики мощных лазеров, лаборатории мощных непрерывных лазеров.

 

№ 0307-2015-0013 «Нелинейно-оптические кристаллы трибората лития и бората бария для фемтосекундных лазерных систем экстремально высокой интенсивности».

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

 

№ 0307-2015-0014 «Разработка активных элементов нового поколения на основе отечественных оптических керамик для лазерных систем мульти-киловаттного класса».

Руководитель:  к.ф.-м.н. Ватник С. М. Выполняется на базе сектора твердотельных лазерных систем с диодной накачкой.

 

№ 0307-2015-0015 «Разработка элементной базы пета-ваттной лазерной системы для многоканального лазерного комплекса с когерентным сложением полей».

Руководитель:  академик Багаев С. Н.  Выполняется на базе лаборатории физики лазеров сверхкоротких импульсов.

 

№ 0307-2015-0016 «Лабораторное моделирование бесстолкновительных ударных волн, нелинейных торсионных Альфвеновских и вистлерных волн с применением облаков лазерной плазмы большой энергии».

Руководитель:  к.ф.-м.н. Захаров Ю. П. Выполняется на базе лаборатории энергетики мощных лазеров.

 

№ 0307-2015-0017 «Разработка ультра-релятивистского фемтосекундного источника с когерентным сложением полей для исследования явлений квантовой электродинамики».

Руководитель:  к.ф.-м.н. Трунов В. И. Выполняется на базе лаборатории физики лазеров сверхкоротких импульсов.

 

№ 0307-2015-0018 «Формирование аттосекундных импульсов излучения на базе высокоинтенсивной твердотельной лазерной системы с диодной накачкой, работающей с высокой частотой повторения».

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

 

№ 0307-2015-0019 «Генерация когерентного излучения фемптосекудной длительности в рентгеновском и гамма диапазонах при комптоновском рассеянии на ультрарелятивистских электронах».

Руководитель:  академик Багаев С. Н., академик Логачев П. В. Выполняется на базе лаборатории физики лазеров сверхкоротких импульсов.

 

№ 0307-2015-0021 «Критерии объединения волн, создаваемых пульсирующей плазмой в ионосфере Земли».

Руководитель:  д.ф.-м.н. Тищенко В. Н. Выполняется на базе лаборатории энергетики мощных лазеров.

 

 

            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: д.т.н. 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: чл.-кор. Тайченачев А.В. Выполняется на базе отдела лазерной физики.

 

№ 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, лаборатории лазерной биофизики.

 

№ 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, лаборатории лазерных медицинских технологий, сектора твердотельных лазерных систем с диодной накачкой.

 

№ 0307-2015-0010 «Разработка мощных двухмикронных лазеров с диодной накачкой на основе композитных структур двойных калий-редкоземельных вольфраматов, активированных тулием и гольмием».

Руководитель:  к.ф.-м.н. Ватник С.М.. Выполняется на базе сектора твердотельных лазерных систем с диодной накачкой.

 

№ 0307-2015-0012 «Фундаментальные основы высокоэффективных лазерно-плазменных технологий создания новых композиционных морозостойких покрытий на хладостойких сталях и сплавах».

Руководитель: академик Багаев С. Н. Выполняется на базе лаборатории мощных непрерывных лазеров.

 

№ 0307-2015-0020 «Физико-химические основы лазерно-плазменного метода направленного синтеза высокотвердых покрытий».

Руководитель:  академик Багаев С. Н. Выполняется на базе лаборатории мощных непрерывных лазеров.

 

Важнейшие результаты за 5 лет

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

N. 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).

******************************************************************

В ИЛФ СО РАН предложена и разработана новая концепция оптического стандарта частоты на основе магнитодипольных (M1) переходов в многозарядных ионах с рекордной относительной неопределенностью частоты лучше 10-20 – 10-21. Рассмотрены различные варианты, включая M1 переходы между уровнями одной и той же тонкой и сверхтонкой структур. В многозарядных ионах эти переходы лежат в оптической области и могут быть опрошены с помощью лазеров. Непосредственные преимущества нового варианта заключаются в низкой вырожденности рабочих уровней и простоте атомной структуры в сочетании с пренебрежимо малым квадрупольным сдвигом. Показано, что такие стандарты частоты могут иметь относительную неопределенность частоты ниже 10-20 – 10-21 с учетом всех известных систематических эффектов, включая сдвиги за счет теплового излучения, зеемановские сдвиги, динамический эффект Штарка и квадрупольный сдвиг в поле радиочастотной ловушки.

image2 Иллюстративные примеры M1 часовых переходов в одновалентных (a,b) и двухвалентных (c) многозарядных ионах. Спин ядра и рабочие уровни сверхтонкой структуры выбраны таким образом, чтобы исключить квадрупольный сдвиг частоты.

Yudin, V. I., Taichenachev, A. V., & Derevianko, A. (2014). Magnetic-dipole transitions in highly charged ions as a basis of ultraprecise optical clocks. Physical review letters, 113(23), 233003.

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 Установка КИ-1 ИЛФ СО РАН для моделирования взрывающейся плазмы в космосе. 1- вакуумная камера; 2- источник фоновой плазмы (9); 3-стеклянное окно; 4-NaCl окна для лазерных лучей (5); 6- система фокусировки лучей; 7,8- мишень и облако плазмы; 10-13 –диагностические зонды; 14- ЭОП для мгновенных снимков.

image4

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.

8th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications, Nara, Japan, 8-13 September 2013
Zakharov, Y. P., Ponomarenko, A. G., Antonov, V. M., Boyarintsev, E. L., Melekhov, A. V., Posukh, V. G., & Shaikhislamov, I. F. (2016, March). Laser-plasma experiments to study super high-energy phenomena during extreme compression of the Earth’s magnetosphere by Coronal Mass Ejections. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 688, No. 1, p. 012129). IOP Publishing.

Shaikhislamov, I. F., Antonov, V. M., Boyarintsev, E. L., Posukh, V. G., Melekhov, A. V., Zakharov, Y. P., & Ponomarenko, A. G. (2012). Measurement of the transpolar potential in laboratory magnetosphere. Cosmic Research, 50 (6), 410-420.

**********************************************************************

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.

image5 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.

**********************************************************************

Bпервые экспериментально продемонстрирована принципиальная возможность высокоэффективного когерентного сложения оптических полей мультитераваттных фемтосекундных импульсов. В суммарном пучке при использовании острой фокусировки достигнута пиковая интенсивность релятивистского уровня — 2,2*1019 Вт/см2. Показано, что при увеличении числа каналов в системе с когерентным сложением излучений могут быть достигнуты интенсивности ~1025 Вт/см2, превышающие ультрарелятивистский уровень. Разработка нового поколения сверхинтенсивных лазеров на базе когерентного сложения оптических полей с частотно-фазовой синхронизацией излучений каналов с фемтосекундными оптическими часами открывает перспективу экспериментальных исследования явлений квантовой электродинамики, физики вакуума, моделирования астрофизических и космологических явлений.

image6 image7 image8
(а) (б) (в)
Рис.1 Профили в фокальной плоскости пучка одного канала (а), суммарного пучка при когерентном сложении излучений двух каналов (б) и их горизонтальные проекции (в).

Bagayev, S. N., Trunov, V. I., Pestryakov, E. V., Frolov, S. A., Leshchenko, V. E., Kokh, A. E., & Vasiliev, V. A. (2014). Super-intense femtosecond multichannel laser system with coherent beam combining. Laser Physics, 24(7), 074016.

В ИЛФ СО РАН предложен новый спектроскопический метод, позволяющий радикально увеличить амплитуду контраст и фактор качества нелинейных оптических резонансов. В отличие от традиционного подхода, предложенный метод не требует использования оптически плотных сред, что имеет принципиальное значение для повышения разрешающей способности спектроскопии и практического использования таких резонансов для стабилизации частоты лазерного излучения. В эксперименте с резонансами когерентного пленения населенностей в парах рубидия, продемонстрировано увеличение амплитуды резонанса на два порядка и трехкратное уменьшение его ширины. В результате, фактор качества увеличен на два порядка, а контраст резонанса достиг рекордной величины 260%.

image9 Экспериментальные результаты, демонстрирующие увеличение амплитуды и уменьшение ширины резонанса.

Yudin, V. I., Taichenachev, A. V., Sevostianov, D. I., Velichansky, V. L., Vasiliev, V. V., Zibrov, A. A. & Zibrov, S. A. (2013). Feedback spectroscopy of atomic resonances. Physical Review A, 87(6), 063806.

 

******************************************************************

В ИЛФ СО РАН проведены эксперименты по наблюдению резонансов Рамси-Борде в ансамбле ультрахолодных атомов магния на интеркомбинационном переходе (длина волны 457 нм). Получены рекордные в России значения ширины (500 Гц) и фактора качества (1.3×1012) резонанса в оптическом диапазоне, что является существенным шагом вперед на пути создания оптического стандарта частоты на ультрахолодных атомах магния с относительной неопределенностью лучше 10-16.

image10 Резонансы Рамси в разнесенных по времени полях на переходе 11S0 – 33P1 холодных атомов магния в МОЛ, задержка времени между импульсами T=201 мкс, длительность импульсов τ =5мкс.

Brazhnikov, D. V., Bonert, A. E., Goncharov, A. N., Taichenachev, A. V., & Yudin, V. I. (2014). Deep laser cooling of magnesium atoms using a 33P2→ 33D3 dipole transition. Laser Physics, 24(7), 074011.

 

В ИЛФ СО РАН Разработан и изготовлен двухволновой лазерный аппарат для исследований в медицине. Аппарат адаптирован как для исследований в медицине и биологии, так и для проведения доклинических и клинических испытаний. В отличие от предыдущих моделей настоящий Лазерный аппарат дополнен преобразователем излучения в зеленую область спектра, что делает его весьма перспективным для лечения сосудистых патологий. Аппарат выполнен в пластмассовом корпусе с хорошей эргономикой и дизайном, соответствующим медицинским аппаратам. Лазерный аппарат может быть эффективно использован в области фундаментальных исследований в биологии и медицине, проводимых в ИХБФМ СО РАН. Опыт использования лазерных аппаратов и созданные методики лечения сосудистых патологий и онкологических заболеваний показывает высокую эффективность и перспективность их использования, как в фундаментальных исследованиях, так и в практической медицине.

image11 Монография: «Неодимовый лазер в хирургии церебральных менингиом» В.В. Ступак,
С.Г. Струц, М.А. Садовой, А.П. Майоров. – Новосибирск: Наука, 2013. — 267 с.
ISBN 978-5-02-019096-2.

******************************************************************

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%.

image12 Зависимость электрической мощности от нагрузки теплоэлектрического преобразования на полупроводящих ЖК при перепаде температур ~10.

 

В ИЛФ СО РАН создана уникальная установка с рекордными параметрами пульсирующей (до 180 кГц) лазерной плазмы с применением которой впервые разработаны (совместно с ИНХ СО РАН и ИХКГ СО РАН) основы промышленно-ориентированных лазерно-плазменных технологий многократного упрочнения поверхности металлов и режущего инструмента, синтеза массивов углеродных нанотрубок на металлах для устройств электроники и суперконденсаторов. Пульсирующая лазерная плазма обеспечивает рекордные скорости прожигания металлов (~300 мм/с для стали).

image13

Общий вид стенда лазерно-плазменных технологий

С целью значительного увеличения ресурса техники и сооружений в экстремальных условиях Арктики, развиваемые в ИЛФ СО РАН новые лазерно-плазменные технологии впервые применены для упрочняющей модификации поверхности ряда хладостойких сталей с многократным увеличением твердости практически без снижения ударной вязкости.

Впервые осуществлено лазерно-плазменное микропорошковое нанесение антикоррозионных (с очень малой скоростью коррозии ~ 0,5 мкм/год в морской воде) и твёрдых (8-10 ГПа, соответствует микротвёрдости самого распространённого в природе кварцевого абразива) NiAlCr, NiCrВSi покрытий на поверхность труб (рис.2). А также нанесение композитных металлокерамических покрытий (микрочастицы TiC в никелевой матрице) с микротвёрдостью 20-25 ГПа сопоставимой с твёрдостью корундового абразива.

В совместных исследованиях с ИНХ СО РАН разработаны основы технологии вне вакуумного синтеза высокотвердых (~20 ГПа), износостойких и коррозионно-устойчивых при температурах до 1200оC покрытий на основе карбонитрида кремния (SiCN) с рекордной (для PCVD методов) скоростью осаждения ~ 1мкм/мин.

Показана высокая эффективность применения лазерно-плазменных методов и технологий нанесения покрытий, позволяющих увеличить до 7 раз микротвердость и износостойкость, в ~100–400 раз коррозионную стойкость стальных деталей, при производстве строительной, дорожной, горнодобывающей и специальной техники, а также труб и металлоконструкций для нефте/газодобывающих платформ и транспортных сооружений подверженных абразивному износу и коррозии.

image14 image15 image16 image17
NiCrBSi SiCN NiAlCr
Микротвердость по глубине зоны лазерно-плазменного воздействия. Высокотвёрдые антикоррозионные покрытия на трубах из стали Ст.20пс.
С.Н. Багаев, Г.Н.Грачев, «Лазерно-плазменные технологии упрочнения поверхности металлов для машиностроения и производства техники для Арктики» // «Технопром 2015» Международный форум технологического развития, 4-5 июня 2015г., г.Новосибирск.

A. Tokarev, S. Bagaev, Z. Bataeva, G. Grachev, A. Smirnov, M. Khomyakov, A. Gerber “Laser-plasma treatment of structural steel” //Applied Mechanics and Materials, vol.788, 2015, pp.58/62

V.N. Demin, T.P. Smirnova, V.O. Borisov, G.N. Grachev, A.L. Smirnov, M.N. Khomyakov. «Laser plasmochemical synthesis of hard protective SiCN films», Surface Engineering, Volume 31, Issue 8 (August 2015), pp. 628-633. DOI: http://dx.doi.org/10.1179/1743294414Y.0000000443

Демин В.Н., Смирнова Т.П., Борисов В.О, Багаев С.Н., Грачев Г.Н., Смирнов А.Л, Хомяков М.Н. «Физико-химические свойства пленок карбонитрида кремния, полученных с помощью лазерной плазмы из гексаметилдисилазана.» // Физика и химия стекла, т. 41, № 2, 2015г.

******************************************************************

В ИЛФ СО РАН впервые продемонстрирована эффективная генерация на длине волны 2091 нм при внутрирезонаторной накачке керамики 1%Ho:YAG излучением дискового тулиевого лазера. Согласно результатам измерений, дифференциальная эффективность генерации на переходе 5I75I8 (2.1 мкм), отнесенная к поглощенной мощности накачки, составляет 40%, что вплотную приближается к лучшим зарубежным образцам. Показана принципиальная возможность создания многоцветных лазеров с выходной мощностью генерации 10…100 Вт и более, что представляет значительный интерес для развития лазерных технологий.

image18 image19
Спектр пропускания керамики 1% Ho:YAG, на вставке — схема резонатора Спектры генерации для различных мощностей накачки, 0.8-3.3 Вт.
С.Н. Багаев, В.В. Осипов, С.М. Ватник, В.А. Шитов, И.А. Ведин, П.Ф. Курбатов, Р.Н Максимов, К.Е. Лукьяшин, А.А. Павлюк — Спектрально-генерационные характеристики керамики 1%Ho:YAG при внутрирезонаторной накачке // Квантовая электроника 45 (1) 23 – 25 (2015).

S.N. Bagayev, V.V. Osipov, S.M. Vatnik, V.A. Shitov, I.Sh. Shteinberg, I.A. Vedin, P.F. Kurbatov K.E. Luk’yashin, R.N. Maksimov, V.I. Solomonov, P.E Tverdokhleb — Re3+ : YAG laser ceramics: synthesis, optical properties, laser characteristics // Quantum Electronics 45 (5) 492 – 497 (2015)

******************************************************************
В ИЛФ СО РАН впервые в России создан мобильный волоконный фемтосекундный синтезатор оптических частот с использованием разработанного гибридного высоконелинейного волокна. Такая конструкция позволяет существенно уменьшить габариты, увеличить когерентность выходного суперконтинуума и, следовательно обеспечить высокую степень стабилизации выходных частот.

image20
Mакет волоконного фемтосекундного синтезатора частот ИЛФ СО РАН

image21
Вносимая синтезатором нестабильность при переносе характеристик оптического стандарта на другие частоты:

~5,010-17 за 10 сек,

~1,710-17 за 100 сек,

~4,010-18 за 1000 сек.

Таким образом, синтезатор способны обеспечить перенос долговременной стабильности всех известных на сегодняшний день оптических стандартов частоты в синтезируемые частоты оптического и радиодиапазона, что позволяет создавать на его основе прецизионные оптические часы, в частности для системы ГЛОНАСС.

Впервые в мире создан макет компактных (транспортируемых) фемтосекундных оптических часов (ФОЧ) на основе Nd(Yb):YAG/I2 оптического стандарта частоты и фемтосекундного эрбиевого волоконно-оптического синтезатора частот. Опорная оптическая частота передается от стандарта к синтезатору по волоконно-оптическому кабелю. Стабильность выходных частот ФОЧ определяется, главным образом, соответствующими характеристиками Nd(Yb):YAG/I2 оптического стандарта (≈ 10-15 за 10000 с). Разработанные ФОЧ могут быть использованы в глобальных навигационных спутниковых системах, телекоммуникационных технологиях и фундаментальной метрологии, позволяя существенно повысит точность измерений.

image22

Параметр Аллана для фемтосекундных оптических часов

image23

Внешний вид Nd(Yb):YAG/I2 оптического стандарта частоты

image24

Внешний вид фемтосекундного волоконно-оптического синтезатора частот

V.I. Denisov, S.M. Ignatovich, N.L. Kvashnin, M.N. Skvortsov, S.A. Farnosov. Precise modulation of laser radiation by an acousto-optic modulator for stabilisation of the Nd :YAG laser on optical resonances in molecular iodine// Quantum Electronics  46 (5)  464 – 467  (2016)

Коляда Н.А., Нюшков Б.Н., Пивцов В.С., Дычков А.С., Фарносов С.А., Денисов В.И., Багаев С.Н. Стабилизация волоконного синтезатора частот с использованием акустооптического и электрооптического модуляторов // Квантовая Электроника. т.46, №12, 2016.

Впервые средствами бесконтактной лазерной конфокальной сканирующей люминесцентной микроспектротомографии с временным разрешением разработаны методы привязки партий ювелирных алмазов и изготовленных из них бриллиантов к их месторождениям. Данные методики представляют значительный интерес для криминалистики. Их применение позволит привязать криминальные партии ювелирных алмазов и бриллиантов к источникам их происхождения. Это приведет к увеличению процента раскрываемости, сокращению сроков раскрываемости и уменьшению количества противоправных деяний и преступлений в сфере производства, обработки и оборота ювелирных алмазов и бриллиантов и перемещения их через таможенные границы.

image25 image26 image27
Спектральные измерения с высоким пространственным разрешением.    
image28 image29 image30
Измерение кинетики свечения нанообъемов алмаза в диапазоне более четырех десятичных порядков и ее программное разложение на составляющие компоненты.    

Ф.А. Степанов, В.П. Миронов, А.Л. Ракевич, В.С. Шацкий, Д.А. Зедгенизов, E.Ф. Мартынович. Кинетика затухания красной люминесценции в алмазах Бразилии. Ф.А. Известия РАН. Серия физическая.- 2016.- т. 80. — № 1, стр. 81-84.

С.Ю. Скузоватов, Д.А. Зедгенизов, А.Л. Ракевич, В.С. Шацкий, Е.Ф. Мартынович. Полистадийный рост алмазов с облакоподобными микровключениями из кимберлитовой трубки Мир: по данным изучения оптически-активных дефектов. Геология и геофизика.- 2015.- т. 56.- № 1-2.- с. 426-441.
В.П. Миронов, А.Л. Ракевич, Ф.А. Степанов, А.С. Емельянова, Д.А. Зедгенизов, В.С. Шацкий, Х. Каги, Е.Ф. Мартынович Люминесценция алмазов россыпи Сао-Луис (Бразилия). Геология и геофизика.- 2015.- т. 56.- № 5.- с. 932-940.

В ИЛФ СО РАН впервые теоретически доказано существование динамического стационарного состояния открытой квантовой системы в произвольном периодически модулированном поле. Разработан алгоритм расчета матрицы плотности этого стационарного состояния без использования разложения Фурье, т.е. с учетом всех частотных гармоник. Полученные результаты имеют обширную область приложений в лазерной физике, нелинейной спектроскопии, в частности, при разработке и создании атомных часов и магнитометров. В качестве примера, рассмотрена спектральная форма линии при возбуждении двухуровневых атомов бесконечной периодической последовательностью ультракоротких импульсов. Продемонстрирована радикальная зависимость формы линии от амплитуды и длительности импульсов, в частности, обнаружено существование квази-запрещенных спектроскопических зон.

image31 image32

Форма линии при возбуждении двухуровневых атомов бесконечной последовательностью прямоугольных импульсов при различной безразмерной площади импульсов: π/15 (a), π/2 (b). Для расчета этих графиков стандартным методом Фурье потребовалось бы учесть 105 гармоник.

Yudin, V. I., Taichenachev, A. V., & Basalaev, M. Y. (2016). Dynamic steady state of periodically driven quantum systems. Physical Review A, 93(1), 013820.

 

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.