ИОФ РАН
Существенно нестационарное вынужденное комбинационное рассеяние в кристалле SrMoO4 под действием ультракоротких лазерных импульсов накачки с контролируемым чирпом
Пресс-релиз публикации: Papashvili A.G., Kochukov Yu.A., Tereshchenko D.P., Smetanin S.N., Kharitonova P.D., Shukshin V.E., Dunaeva E.E., Voronina I.S., Ivleva L.I. «Highly transient stimulated Raman scattering in SrMoO4 under ultrafast laser pumping with a controllable chirp» Optics Letters. – 2023. – Vol. 48, No. 17. – P. 4528-4531. DOI: 10.1364/OL.499428
Известно [L.L.Losev et al. Opt. Lett. 27, 2100 (2002)], что в твердых телах существенно нестационарное вынужденное комбИзвестно [L.L.Losev et al. Opt. Lett. 27, 2100 (2002)], что в твердых телах существенно нестационарное вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР), отличающееся более короткой длительностью импульса накачки, чем время фазовой релаксации колебательного резонанса, подавляется из-за фазовой самомодуляции излучения накачки и фазовой кросс-модуляции стоксова ВКР-излучения. В настоящей работе мы впервые преодолели данную научную проблему при использовании контролируемого чирпирования импульса накачки, компенсирующего чирп нелинейной фазовой модуляции, в условиях формирования длинного филамента в кристалле при пиковой мощности накачки, превышающей критическую мощность самофокусировки. Это позволило получить многоволновое ВКР в длинном кристалле SrMoO4 (длина 58 мм) с комбинированным сдвигом частоты не только на первичном высокочастотном (888 см–1), но и вторичном низкочастотном (327 см–1) колебательных резонансах среды при суммарной эффективности ВКР-преобразования.
Рисунок 1 демонстрирует зарегистрированные спектры выходного излучения при различных длительностях импульса накачки с положительным и отрицательным чирпом.
При длительности отрицательно чирпированного импульса накачки, превышающей время релаксации высокочастотной колебательной моды (4 пс), получено наиболее эффективное суммарное ВКР-преобразование (до 48 %), но в основном с высокочастотным сдвигом. При более короткой длительности импульса накачки (3 пс), оптимальной для низкочастотного сдвига, получена ВКР-генерация одновременно на четырех длинах волн 1066 нм, 1134 нм, 1177 нм и 1261 нм при различных комбинациях низкочастотного и высокочастотного сдвигов частоты с энергиями выходных импульсов 3.5, 7.3, 2.5 и 1.2 мкДж соответственно (при энергии импульса накачки 40 мкДж).
Полученный простой многоволновой источник ультракоротких импульсов излучения имеет практическую значимость для обеспечения существенного увеличения глубины и контраста флуоресцентной микроскопии живых тканей при многоволновом двухфотонном возбуждении различных флуорофоров в терапевтическом окне прозрачности биологических тканей (1000-1300 нм).
Все исполнители данной работы являются научными сотрудниками Отдела лазерных материалов и фотоники НЦЛМТ ИОФ РАН – А.Г. Папашвили, Ю.А. Кочуков, Д.П. Терещенко, П.Д. Харитонова и С.Н. Сметанин (лазерные эксперименты); Л.И. Ивлева, Е.Э. Дунаева, И.С. Воронина и В.E. Шукшин (выращивание и характеризация активного кристалла).
Пресс-релиз подготовил: старший научный сотрудник научного центра лазерных материалов и технологий ИОФ РАН, доктор физико-математических наук С.Н. Сметанин.
Рис. 1. Спектры выходного излучения при положительном (слева) и отрицательном (справа) чирпе импульса накачки. (Источник: Papashvili A.G., Kochukov Yu.A., Tereshchenko D.P., Smetanin S.N., Kharitonova P.D., Shukshin V.E., Dunaeva E.E., Voronina I.S., Ivleva L.I. «Highly transient stimulated Raman scattering in SrMoO4 under ultrafast laser pumping with a controllable chirp» Optics Letters. – 2023. – Vol. 48, No. 17. – P. 4528-4531. DOI: 10.1364/OL.499428)