Исследования в области лазерной физики

На главную | Контакты | Карта сайта

| Система Грант-Экспресс

| Новости РФФИ
| Объявления
| Подписка на новости

| Общие сведения о РФФИ
| Кто есть кто в РФФИ
| Состав совета Фонда
| Адрес и телефон для справок

| Устав РФФИ
| Указы Президента
| Постановления и распоряжения Правительства

| Нормативные документы

| Решения совета Фонда

| Конкурсы РФФИ
| Региональные конкурсы
| Международные конкурсы
| Программы РФФИ
| Финансовое обеспечение проектов

| Вестник РФФИ
| Газета Поиск
| Публикации в СМИ
| Книги, изданные при поддержке РФФИ
| Информационный бюллетень РФФИ
| Издания РФФИ

| Использование результатов
| Контроль использования финансовых средств

| Международная деятельность
| Научные фонды
| Ведомства и академии
| Библиотеки и информационные центры
| Полезные ссылки

| Издательство Wiley
| Издательство «The American Mathematical Society»
| Издательство Elsevier
| Американское физическое общество (APS)
| Издательство IOP Publishing Limited
| Издательство The Royal Society of Chemistry
| Издательство Springer

| Введение
| 2009 год
| 2010 год
| 2011 год

| WIN-1251
| KOI8-R
| English

ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ЛАЗЕРНОЙ ФИЗИКИ

1. Анализ современной проблематики исследований в области лазерной физики (современные твердотельные лазеры)

2. Проблематика исследований в области лазерной физики, финансируемых РФФИ (современные твердотельные лазеры)

Взаимодействие излучения с веществом и сверхсильные световые поля

Твердотельные лазеры нового поколения

Нелинейная динамика твердотельных лазеров

Волоконные лазеры и волоконная оптика

Применение твердотельных лазеров в фундаментальной метрологии

Некоторые выводы

Литература

НЕЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИКА ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛАЗЕРОВ

Важное место в современных исследованиях занимает нелинейная динамика твердотельных линейных и особенно твердотельных кольцевых лазеров (ТКЛ). Это объясняется широчайшими возможностями их использования в фундаментальной лазерной физике и лазерной технике.
Твердотельный кольцевой лазер с однородно уширенной линией усиления является сложной нелинейной системой, в которой вследствие конкуренции и связи между встречными волнами может возникать ряд специфических режимов двунаправленной и однонаправленной генерации, отсутствующих в линейных лазерах. Особенностью динамики излучения ТКЛ является высокая чувствительность к частотной невзаимности резонатора [101]. Благодаря этому становится возможным проведение прецизионных исследований различных невзаимных эффектов.
Среди исследований в области нелинейной динамики твердотельных кольцевых лазеров, поддержанных РФФИ, следует отметить гранты № 99-02-16054 "Нелинейное взаимодействие волн в чип-лазерах с полупроводниковой накачкой" (Кравцов Н.В., НИИЯФ МГУ), № 00-02-16224 "Поляризационная динамика многомодовых лазеров" (Ханин Я.И., ИПФ РАН), № 00-02-16041 "Фазовые характеристики излучения и динамика генерации кольцевых твердотельных лазеров и микрочип-лазеров с внутрирезонаторным удвоением частоты" (Ларионцев Е.Г., НИИЯФ МГУ).
Можно отметить, что теория, адекватно описывающая нелинейную динамику кольцевых твердотельных лазеров, в значительной мере развита трудами российских ученых. Значительный вклад ими внесен и в экспериментальные исследования кольцевых твердотельных лазеров. Большое значение для фундаментальной лазерной физики имеют и детальные экспериментальные работы, посвященные исследованию нелинейного взаимодействия волн в кольцевых монолитных ТЛПН. Эти исследования позволили установить ряд новых закономерностей в динамике их генерации. Было, например, установлено, что имеющая место в таких лазерах нелинейная связь между автомодуляционными и релаксационными частотами открывает принципиально новую возможность стабилизации параметров лазера. В частности, оказывается возможной стабилизация частоты автомодуляционных колебаний при стабилизации релаксационной частоты, путем привязки последней к высокостабильному эталонному источнику радиочастоты. Такой эксперимент, в результате которого стабильность автомодуляционных колебаний была повышена почти на порядок, был выполнен в работе [102].
Большое научное и прикладное значение имеют теоретические и экспериментальные исследование нелинейной динамики одночастотных и двухчастотных кольцевых чип-лазеров (исследование стационарных режимов генерации, автоколебательных, релаксационных и параметрических процессов), проведенные в последние годы. Оригинальные результаты были получены, в частности, при исследовании влияния магнитного поля на активную среду твердотельного кольцевого лазера. Экспериментально было установлено, что в этом случае возникает зависящий от магнитного поля фазовый сдвиг между автомодуляционными колебаниями интенсивностей встречных волн [103].
В работе [104] детально проанализировано влияние частотной невзаимности оптического резонатора на нелинейную динамику излучения твердотельных кольцевых лазеров и рассмотрены различные возможности измерения этой невзаимности. В процессе исследования динамического хаоса экспериментально были обнаружены режимы синхронного и несинхронного хаоса [105, 106]. Показано, что возможен как режим полной синхронизации хаотических колебаний, когда интенсивности встречных волн оказываются равными, так и режим обобщенной синхронизации, когда сумма интенсивностей встречных волн изменяется во времени хаотически, а разность интенсивностей является периодической функцией времени [105]. Было показано, что с увеличением частотной невзаимности резонатора режим полной синхронизации переходит в режим обобщенной синхронизации.
Новые результаты получены при исследовании низкочастотной динамики и релаксационных процессов в твердотельных лазерах. В частности развита модель биполяризационного лазера, учитывающая фазочувствительное взаимодействие ортогонально поляризованных мод [107], и детально исследована низкочастотная динамика монолитного кольцевого лазера в магнитном поле [108]. В работе [109] исследована динамика разности фаз встречных волн в твердотельном кольцевом лазере в режиме динамического хаоса. Показано, что амплитудная невзаимность кольцевого резонатора играет существенную роль в процессе синхронизации хаоса встречных волн.
Еще один интересный результат в области нелинейной динамики лазеров [110] получен при исследовании закономерностей формирования поляризационных характеристик излучения твердотельных лазеров при наличии в резонаторе таких нелинейных элементов как, например, YAG:Cr4+. (Кирьянов А.В., ИОФ РАН, грант № 98-02-17676 "Экспериментальное и теоретическое исследование режима синхронизации мод в твердотельном лазере благодаря нелинейному самоиндуцированному изменению состояния поляризации света в элементах резонатора со скрытой анизотропией оптических свойств").
Проведенные исследования позволили не только обнаружить скрытую анизотропию кубического кристалла, но детально исследовать ее, создав теоретическую модель, адекватно описывающую влияние скрытой анизотропии оптических свойств кристаллов и нелинейное самоиндуцированное изменение поляризации выходного излучения лазера. Обнаруженное явление было использовано для синхронизации мод твердотельных лазеров.
Высокий научный уровень характерен для работ, выполненных в рамках гранта № 99-02-18495 "Исследование фундаментальных проблем оптической фазовой памяти на основе долгоживущего фотонного эха и других оптических переходных явлений" (Самарцев В.В., КазФТИ КазНЦ РАН), посвященного одному из интереснейших явлений в лазерной физике - фотонному эху. В рамках этого гранта теоретически и экспериментально исследован физический механизм формирования долгоживущего фотонного эха и долговременной фазовой памяти в кристаллах, активированных некрамерсовыми редкоземельными ионами. Экспериментально в кристалле LaF3:Pr3+ при гелиевой температуре обнаружено явление сверхизлучения [111,112].
Ряд проектов, поддержанных РФФИ, направлен на актуальное в наше время исследование процессов формирования пространственных структур при взаимодействии лазерного излучения с нелинейными средами (Сухоруков А.П., Физфак МГУ, грант № 99-02-16181 "Динамика взаимодействия локализованных волн в неоднородных нелинейных средах", В.А. Выслоух, МЛЦ МГУ, грант № 98-02-17230 "Динамика формирования и взаимодействия пространственных и поверхностных волн в средах с фоторефрактивной нелинейностью").
Среди работ, посвященных нелинейной динамике генерации твердотельных лазеров можно также отметить работы, выполняемые в рамках гранта № 00-02-16474 "Исследование структуры примесных центров в кристаллах LiF:F2-, CaF2:Pr2+ и MgAl2O4:Co2+, преобразований этих центров под действием мощного лазерного излучения и исследование кинетики генерации лазеров, имеющих в резонаторе элементы, изготовленные на основе этих кристаллов" (Ильичев Н.Н., ИОФАН).
Актуальной задачей современной лазерной физики является создание мощных фазированных источников излучения на основе большого числа лазерных излучателей. Разработка фазированных источников излучения диктуется необходимостью создания мощных излучателей с хорошей пространственной и временной структурой поля излучения, широко применяемых в науке и технике. Важной проблемой, стоящей перед исследователями, является фазовая взаимная синхронизация набора (решетки) N идентичных лазеров, открывающая возможность создания мощных источников, обладающих высоким качеством (высокой интенсивностью и малой расходимостью) излучения.
Наиболее исследованной как теоретически, так и экспериментально является синхронизация решеток газовых и полупроводниковых лазеров (см., например, [113-115]). Фазированные матрицы полупроводниковых лазеров широко используются в качестве источников накачки современных твердотельных лазеров [23]. В настоящее время на повестке дня стоит вопрос об эффективной синхронизации линеек и двумерных матриц ТЛПН.
Этому вопросу посвящен, например, грант Напартовича А.П. (ТРИНИТИ, Троицк) № 99-02-17469 "Расчетно-теоретическое исследование методов фазовой синхронизации ансамбля лазеров с оптической связью и активной средой в форме системы волноводов, включая планарные". В процессе выполнения этого проекта, в частности, предложены и проанализированы новые схемы фазовой синхронизации волоконных лазеров, позволяющие реализовать мощный источник с высоким качеством излучения [116].

Copyright © 1997-2007 РФФИ | Дизайн и программирование: Intra-Center