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

ПРИМЕНЕНИЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛАЗЕРОВ В ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ МЕТРОЛОГИИ

В последние годы получены принципиально новые результаты, открывающие новую эпоху в области квантовой метрологии. Эти успехи стали возможны, в значительной мере, благодаря прогрессу в области создания высокостабильных лазеров, генерирующих непрерывные последовательности фемтосекундных импульсов [3, 132, 133]. Заметный вклад в эти исследования внесли российские ученые.
Использование таких лазеров открывает принципиально новую возможность создания оптических часов [134, 135], обеспечивает проведение высокоточных измерений абсолютных значений частот в оптическом диапазоне [136] и других прецизионных измерений.
Исследования в этой области квантовой метрологии у нас сосредоточены, в основном, в ИЛФ СО РАН. Сотрудниками этого института получен ряд первоклассных результатов, посвященных разработке и исследованию высокоточных стандартов частоты оптического диапазона и оптических часов.
Основой таких разработок является способность непрерывных фемтосекундных лазеров с синхронизацией мод генерировать широкий спектр эквидистантных частот, интервал между которыми может быть стабилизирован путем фазовой привязки частоты межмодовых биений к частоте внешнего высокостабильного генератора. При этом эквидистантность межмодовых интервалов с погрешностью не хуже 10-16 задается самим процессом самосинхронизации мод [137]. Это, в свою очередь, открывает возможность создания высокостабильной линейки эквидистантных частот с шагом 100 МГц - 1 ГГц, перекрывающей частотный интервал до сотен терагерц. Исследованиям в этом направлении посвящен грант Пивцова В.С. (ИЛФ СО РАН) № 00-02-174 "Физические основы синтеза оптических частот при использовании излучения высокостабильных фемтосекундных лазеров". Проведенные исследования продемонстрировали реальную возможность создания высокостабильного стандарта частоты в оптическом диапазоне на основе использования фемтосекундных лазеров [138, 139]. В настоящее время с помощью высокостабильного фемтосекундного титан-сапфирового лазера уже получена стабильность частоты межмодовых биений 10-14 за 1000 с.
Использование фемтосекундных лазеров позволяет значительно упростить связь стандартов частоты оптического и СВЧ-диапазона. Очевидно, что если одновременно стабилизировать межмодовый интервал по частоте радиочастотного стандарта, а одну из синхронизованных мод привязать к частоте оптического стандарта, то можно получить высокоточную шкалу стандартных частот. Именно эта возможность, основанная на переносе частотных характеристик оптического стандарта в радиочастотный диапазон, и лежит в основе создания оптических часов.
Во всем мире продолжаются интенсивные исследования, направленные на создание высокостабильных твердотельных лазеров, стабилизируемых по линиям поглощения в газах. Большое внимание уделяется поиску новых опорных линий поглощения, частоты которых совпадают с частотами излучения твердотельных лазеров. Определенным успехом следует считать стабилизацию Tm:Ho:YAG лазера (l = 2,097 мкм) по линии поглощения молекулы H79Br [140] . Аналогичные работы развиваются и у нас. В частности, прекрасные результаты получены при создании оптического стандарта, основанного на привязке частоты второй гармоники Nd:YAG-лазера к резонансной линии поглощения в 127I2. На основе Nd:YAG/I2-лазера создан стандарт частоты, частотная стабильность которого составляет 5x10-14 в течении нескольких сотен секунд [141].
С этими исследованиями тесно переплетаются и исследования традиционных оптических стандартов частоты (Дмитриев А.К., грант № 00-02-17984 "Исследование формы линии и сдвигов оптических резонансов с добротностью 1012", Багаев С.Н., грант № 98-02-17785 "Абсолютное измерение частоты переходов молекулярного иода с точностью порядка 1010 в диапазоне 728-740 нм", Дьячкова А.С., грант № 99-02-16682 "Разработка и исследование транспортируемых лазерных стандартов частоты для прецизионных физических экспериментов"), ведущиеся в ИЛФ СО РАН.
В последние годы достигнут значительный прогресс в получении узких и сверхузких оптических резонансов, необходимых для создания оптических стандартов частоты [142, 143]. В частности, в лазере на He-Ne/CH4 (l = 3,39 мкм) с внутрирезонаторным телескопическим расширителем пучка получена воспроизводимость частоты 1014, что стало возможным благодаря реализации сверхузких резонансов насыщенного поглощения с однородной шириной линии порядка 10 Гц. [142].
Еще одна возможность создания оптических реперов связана с использованием запрещенных переходов. В частности, для синтеза и абсолютного измерения частот в оптическом диапазоне заманчивым представляется использование запрещенного перехода в ионе индия на длине волны 236,5 нм, с которой совпадает четвертая гармоника Nd:YAG-лазера. Частота запрещенного перехода 5s2 1S0 -> 5p 3P0 иона индия, захваченного в ловушку, измерена с точностью, на несколько порядков превосходящей предыдущие измерения [144]. Этот вопрос детально исследуется М.Н. Скворцовым (ИЛФ СО РАН), грант № 98-02-17835 "Синтез и измерение абсолютной частоты запрещенного перехода иона индия, захваченного в ловушку".
Исследование возможности повышения чувствительности и разрешающей способности нелинейной лазерной спектроскопии также является актуальной задачей. Решение этой задачи может быть связано с использованием метода усиления оптической бистабильности для регистрации сверхузких резонансов. Оригинальный метод сверхвысокого разрешения, основанный на использовании этого метода, исследован в гранте № 98-02-17822 (П.В. Покасов, ИЛФ СО РАН, "Спектроскопия сверхвысокого разрешения с использованием режимов усиленной бистабильности").
Вопросу создания транспортируемых оптических стандартов частоты посвящены работы, выполненные в ФИАН (М.А. Губин, грант № 99-02-16724 "Исследование и разработка лазерных оптических стандартов частоты на основе линии поглощения молекулы метана"), в которых показано, что основное ограничение воспроизводимости частоты в транспортируемых стандартах частоты связано с наличием и флуктуациями структуры лазерного поля в телескопическом резонаторе прибора. Проведенные в рамках этого гранта теоретические и экспериментальные исследования (совместно с зарубежными партнерами) позволяют более чем на порядок повысить точность измерения и воспроизводимости частоты Nd3+:YAG-лазера, стабилизированного по линии поглощения I2 [145].
Фундаментальное значение для физики имеет разработка методов и создание соответствующей аппаратуры для измерения сверхмалых смещений с помощью лазерной техники (В.И. Денисов, ИЛФ СО РАН), грант № 99-02-16834 "Измерение сверхмалых смещений лазерными методами для прецизионных физических экспериментов"). Достигнутая точность таких методов открывает экспериментальную возможность проверки постулатов теории относительности. Проведенные исследования позволили разработать принципиальную схему лазерного высокочувствительного детектора гравитационных волн от периодических астрофизических источников - пульсаров и создать измерительный комплекс (комплекс уже прошел полевые испытания) для измерения красного смещения [146-148].
Целью проектов, поддерживаемых РФФИ, является проведение фундаментальных исследований в различных областях физики. Следует отметить, что именно успехи в области фундаментальной физики обеспечивают и развитие прикладных исследований. Поэтому неудивительно, что ряд проектов имеет большое прикладное значение. Среди таких проектов можно отметить следующие: "Лазерный синтез многослойных квантоворазмерных магнитных структур и их взаимодействие с лазерным излучением" (В.И. Конов, ИОФАН, грант № 98-02-17421), "Лазерно-плазменный источник мягкого рентгеновского излучения для стенда рентгенооптической диагностики многослойных наноструктур и проекционных схем микроскопии и микролитографии" (В.И. Лучин, ИПФ РАН, грант № 98-02-16621), "Разработка амплитудно-фазового поляризационного гетеродинного микроскопа и методов сверхразрешающей обработки интерференционных изображений" (К.К. Свидзинский, ГНИИФП, грант № 98-02-18107), "Разработка методов повышения разрешающей способности дифференциальных гетеродинных микроскопов" (Е.М. Золотов, ИОФАН, грант № 99-02-18185), "Мощные планарные СО2-лазеры с ВЧ возбуждением" (А.П. Минеев, ИОФАН, грант № 99-02-16508), Шмальгаузен В.И., МЛЦ МГУ, грант № 98-02-17125 "Исследование принципов регистрации, обработки и хранения информации в нелинейных оптических системах на базе фоточувствительных полимерных материалов" и ряд других.

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