Центр коллективного пользования

«Фемтосекундный лазерный комплекс»

Руководитель:

Багаев Сергей Николаевич

академик РАН, проф.

Тел. 8-383-333-2489

Контактное лицо:

Трунов Владимир Иванович

Тел. 8-383-330-9836


Центр коллективного пользования «Фемтосекундный лазерный комплекс» (далее ЦКП) является неструктурным подразделением ИЛФ СО РАН без прав юридического лица. ЦКП является добровольным объединением сотрудников институтов СО РАН для проведения фундаментальных и прикладных исследований в области физики, химии, биологии и медицины с использованием мощных лазерных импульсов с высоким временным и частотным разрешением.


Совместно с рядом научных учреждений Сибирского отделения РАН сформированы основные области научных направлений деятельности и услуги ЦКП ФЛК.

Услуги, представляемые центром ФЛК

  • прецизионные измерения частотно-временных интервалов, исследования по спектроскопии сверхвысокого разрешения; абсолютные и относительные частотные измерения в инфракрасном, оптическом и ультрафиолетовом диапазонах спектра с точностью 10-14;
  • исследования особенностей распространения фс излучения в материальных средах, в том числе атмосфере (филаментация, генерация суперконтинуума и др.), исследования по многочастотному зондированию и мониторингу окружающей среды;
  • исследования по фс модификации оптических прозрачных твердотельных сред, исследование механизмов и фемтосекундной динамики химических и фотохимических процессов, исследования по квантовому управлению химическими процессами, исследования взаимодействия фс излучения с биологическими объектами и многофотонному взаимодействию фс импульсов с фотосинсибилизаторами в биологических тканях;
  • исследования по спектроскопии новых активных сред для фемтосекундных лазерных систем, создание элементной базы и образцов высокоэффективных фемтосекундных лазерных систем нового поколения на новых твердотельных активных средах, накачиваемых излучением лазерных диодов;
  • исследования, направленные на повышение количественных и качественных параметров излучения фемтосекундных лазерных источников, действующих в ЦКП ФЛК, в том числе мультитераваттных лазерных систем, работающих в частотном режиме.

Экспериментальная база ЦКП

Научное оборудование ЦКП располагается на 4 экспериментальных стендах с фемтосекундными и одночастотными лазерами, мощными фемтосекундными системами, спектральной аппаратурой, электронными блоками управления и регистрации, водородными стандартами частоты,  GPS-приемником, компьютерами для управления и обработки данных.

По функциональному назначению научное оборудование ЦКП распределено на 4 комплекса:

1. Комплекс по прецизионному измерению оптических и радиочастот

В состав комплекса входит:

  • Yb:YAG-лазер с внутрирезонаторным удвоением частоты (длина волны-1,06 мкм и 0,53 мкм, стабильность частоты – 10-14 при времени усреднения 100 с, воспроизводимость – не хуже 10-12);
  • лазерный спектрометр сверхвысокого разрешения на длине волны 3,39 мкм (стабильность частоты – 10-14 при времени усреднения 100 с, воспроизводимость – не хуже 10-13);
  • стандарт частоты и времени водородный   (частоты 5 и 100 МГц, нестабильность частоты – 10-14 при времени усреднения 100 с);
  • установка для абсолютного измерения частот оптического диапазона (в оптическом диапазоне 500 – 1100 нм, в радиодиапазоне 500 МГц – 5 ГГц, дискретность – 500 МГц, стабильность частоты – 10-14 при времени усреднения 100 с);
  • форстеритовый фемтосекундный синтезатор частот (в оптическом диапазоне 900 – 2100 нм, в радиодиапазоне 250 МГц – 5 ГГц, дискретность – 250 МГц, стабильность частоты – 10-14 при времени усреднения 100 с);
  • титан-сапфировый лазер в режиме самосинхронизации (центральная длина волны – 810 нм, длительность импульсов – 40 фс, частота повторения импульсов – 300 МГц, средняя выходная мощность – 300 мВт);
  • лазер Gigajet 20 (центральная длина волны – 810 нм, длительность импульсов – 40 фс, частота повторения импульсов – 500 МГц, средняя выходная мощность – 500 мВт);
  • лазер V-8 (длина волны - 532 нм, выходная мощность – до 8 Вт).

2. Фемтосекундный мультитераваттный лазерный комплекс с пиковой мощностью 1-3 ТВт в импульсе с центральной длиной волны 800 нм и длительностью 40-50фс при частоте повторения 10Гц.

В состав комплекса входит:

  • система временного расширения оптических импульсов для тераваттных фемтосекундных комплексов (уширение до 350 пикосекунд );
  • лазерный комплекс для накачки многопроходного усилителя фемтосекундных импульсов (две лазерных системы – длина волны 532 нм, длительность импульса 7-9 нс, энергия в импульсе до 1 Дж, частота следования 10 Гц);
  • многопроходный  лазерный усилитель фемтосекундных импульсов с термоэлектрическим охлаждением активного элемента;
  • вакуумный оптический временной компрессор.

3. Фемтосекундный мультитераваттный лазерный комплекс на основе параметрических каскадов усиления с пикосекундной накачкой (пиковая мощность до 10 ТВт в импульсе с центральной длиной волны 830 нм и длительностью 15-40 фс при частоте повторения 10 Гц).

В состав комплекса входит:

  • пикосекундная Nd:YAG лазерная система (4 канала, длина волны - 532 нм, длительность импульса - 90 пикосекунд, энергия  импульса в каждом канале – до 0.7 Дж, частота следования -10 Гц.);
  • трехкаскадная система параметрического усиления на основе кристаллов  BBO  и  LBO.

4. Фемтосекундный лазерный комплекс с частотой следования 1 кГц.

В состав комплекса входит:

  • фемтосекундная лазерная система (Femtopower   Compact   PRO) - центральная длина волны - 800 нм, длительность импульса - 30 фс, средняя мощность - 700 мВт; система укомплектована удвоителями и утроителями частоты; 
  • лазерная система OperA Solo (комплект оптических параметрических усилителей  фемтосекундных импульсов с перестройкой длины волны - 250 - 20000 нм, с максимальной энергией до 100 мкДж);
  • формирователь ультракоротких импульсов  Silhouette;
  • анализатор для контроля дисперсных и концентрационных характеристик наноматериалов;
  • QE65000C спектрометр   (200 – 1100 nm , динамический диапазон - 40000:1).

Метрологическое обеспечение ЦКП

Приборы и оборудование ЦКП делится на две группы: индикаторные и измерительные. Первая группа не требует периодической аттестации. Для второй группы требуются периодические плановые и внеплановые (после ремонта) аттестации в сертифицированных центрах. В ЦКП такая аттестация проводится службой главного метролога Института лазерной физики СО РАН. Измерительные приборы и оборудование в течение гарантийного срока службы считаются аттестованными в соответствии с их паспортами.

Методики ЦКП также делятся на две группы: технологические (не требующие аттестации) и измерительные. Измерительные методики проходят полный цикл процедуры аттестации в соответствующем сертифицированном центре.