Лаборатория нелинейно-оптических взаимодействий

Руководитель - д.ф.-м.н. Гейнц Юрий Эльмарович

Область исследований

Атмосферная фемтосекундная оптика.
Распространение интенсивных лазерных пучков на высотных протяженных трассах.
Оптоакустические исследования атмосферы.
Оптические процессы в микрорезонаторах и преобразователях частоты.
Нестационарная нелинейная оптика.

Основные результаты исследований

В историческом плане концепция работ в этой области была предложена в монографии В.Е. Зуева «Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере» (М.: Сов. радио, 1970). К настоящему времени в лаборатории выполнен большой цикл фундаментальных исследований по оптике мощного лазерного излучения в атмосфере.

Установлены и изучены механизмы оптической нелинейности аэродисперсных сред. Разработаны эффективные методы расчетов, созданы полуэмпирические модели, обеспечивающие прогнозирование потерь энергии и направленности мощных лазерных пучков на протяженных атмосферных трассах. Разработаны физические основы новых методов диагностики дисперсных сред на основе нелинейно-оптических взаимодействий.
Оставаясь актуальным на протяжении многих десятков лет, данное направление переживает новый этап развития благодаря созданию мощных фемтосекундных лазерных систем. С их применением в атмосфере связываются новые перспективы использования оптических технологий в изучении природных явлений.
Как правило, нелинейно-оптические эффекты ухудшают условия распространения лазерных пучков в атмосфере и их учет необходим при оценке эффективности передачи лазерной энергии на большие дистанции. При распространении непрерывного лазерного излучения в воздухе пучок испытывает тепловые аберрации, однако в туманах для инфракрасного излучения и длинных импульсов реализуется увеличение прозрачности среды вследствие испарения капель.
При распространении в воздухе мощных лазерных импульсов пикосекундной и фемтосекундной длительностей возникает явление филаментации, связанное с самофокусировкой лазерного пучка в нити, образованием плазмы, генерацией широкополосного свечения, так называемого суперконтинуума. Распространение более длинных лазерных импульсов в аэрозольной среде сопровождается оптическим пробоем воздуха вблизи аэрозольных частиц, что ведет к дополнительному ослаблению излучения.
Многие нелинейно-оптические эффекты послужили базой для создания новых методов диагностики атмосферы и водной среды. Оптический пробой аэрозольных сред привлек внимание ученых как источник эмиссионного спектра составляющих материала взвешенных частиц. Двухфотонное поглощение в аэрозолях, содержащих органические молекулы, вызывает их флуоресценцию, что служит индикатором этих молекул. Использование широкополосного излучения суперконтинуума позволяет осуществлять диагностику газовых и аэрозольных сред методом многоволнового зондирования.


Фотография взрывного вскипания водной капли радиусом 50 мкм в поле микросекундного импульса СО₂-лазера	Поперечная структура плотности энергии излучения титан-сапфирового лазера с длиной волны 800 нм, длительностью 60 фс и энергией 10 мДж в конце атмосферной трассы длиной 80 м при филаментации в воздухе

Сотрудники

Апексимов Дмитрий Владимирович, снс, к.ф.-м.н., тел: (3822) 491-532, E-mail: apeximov@iao.ru
Афонасенко Анна Владимировна, нс, к.т.н., E-mail: aav@iao.ru
Бабушкин Павел Александрович, нс, тел: (3822) 491-111 + 12-54, E-mail: bpa@iao.ru
Булыгин Андрей Дмитриевич, нс, к.ф.-м.н., тел: (3822) 491-532, E-mail: b.a.d@iao.ru
Гейнц Илья Юрьевич, техник
Гейнц Юрий Эльмарович, гнс, д.ф.-м.н., тел: (3822) 491-532, E-mail: ygeints@iao.ru
Землянов Александр Анатольевич, гнс, д.ф.-м.н., профессор, тел: (3822) 491-308, 491-111 + 13-14, E-mail: zaa@iao.ru
Землянов Алексей Анатольевич, ведущий инженер, к.ф.-м.н.
Землянова Ольга Денисовна, программист, E-mail: zod@iao.ru
Кабанов Андрей Михайлович, гнс, д.ф.-м.н., E-mail: kam@iao.ru
Колеватов Александр Сергеевич, ведущий электроник, E-mail: ask@iao.ru
Минина Ольга Владимировна, мнс, E-mail: mov@iao.ru
Неделькин Николай Викторович, ведущий инженер, E-mail: nedel@iao.ru
Ошлаков Виктор Константинович, снс, к.ф.-м.н., тел: (3822) 492-408 491-895, 12-51, 11-15, 1, E-mail: ovk@iao.ru
Панина Екатерина Константиновна, внс, д.ф.-м.н., тел: (3822) 492-821, E-mail: pek@iao.ru
Петров Алексей Вадимович, снс, к.ф.-м.н., тел: (3822) 491-111 + 1274, E-mail: awp@iao.ru
Погодаев Виталий Алексеевич, гнс, д.ф.-м.н.
Хорошаева Елена Евгеньевна, нс, к.ф.-м.н., тел: (3822) 491-532, E-mail: bee@iao.ru