Семинар ИОФ РАН "Актуальная физика", № 15
Семинар ИОФ РАН "Актуальная физика", № 15
19 июня 2024 г., 13:00, конференц-зал ИОФ РАН, корп. 1
Руководитель семинара: Демишев Сергей Васильевич, д.ф.-м.н., профессор, руководитель научного направления «Квантовые материалы, технологии и фотоника».
Секретарь семинара: Николаева Гульнара Юрьевна, к.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник.
Семинар проходит в смешанном режиме. По вопросам участия в онлайн формате обращаться к секретарю семинара Николаевой Гульнаре по электронной почте: nikolaeva@kapella.gpi.ru до 12:30 19.06.2024.
С приглашенным докладом «Биофотоника и ее клинические применения» выступит Ширшин Евгений Александрович, доктор физико-математических наук, доцент кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Регламент выступления – 1 час (40 минут доклад, 20 минут вопросы).
Будет проведено награждение грамотами победителей конкурса лучших работ, опубликованных учёными ИОФ РАН. Регламент – 10 минут.
Будут представлены доклады по лучшим работам, опубликованным учёными ИОФ РАН, отобранные комиссией Учёного Совета ИОФ РАН. Регламент конкурсных выступлений – не более 15 мин доклад и 5 мин – обязательная дискуссия.
Программа семинара:
1. С.В. Демишев Награждение грамотами победителей конкурса лучших работ, опубликованных учёными ИОФ РАН
2. Е.А. Ширшин
Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет
Биофотоника и ее клинические применения
Аннотация
Биофотоника – междисциплинарная область науки, занимающаяся изучением живых систем с помощью света. На основе оптических методов создаются биосенсоры, носимые устройства для диагностики жизненно важных параметров, системы для помощи хирургам при проведении операций. Более того, светом можно воздействовать на организм человека и уничтожать или, наоборот, стимулировать определенные клетки.
В докладе будут обсуждаться основные результаты, достигнутые нашей группой в создании методов биомедицинской диагностики на основе оптической спектроскопии и микроскопии:
1. Создание и апробация методов интраоперационной навигации в хирургии, от идеи до конечных устройств;
2. Применение метода FLIM (fluorescence lifetime imaging) для анализа метаболической гетерогенности раковых клеток и диагностики биотканей;
3. Применение метода спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) для диагностики биотканей и крови: методы многокомпонентного анализа данных, природа флуоресцентного фона в спектрах КР, перспективы внедрения методов спектроскопии КР в клиническую практику;
4. Поиск новых эндогенных молекул-мишеней для биофотоники в организме человека: предсказание оптических свойств молекул методами машинного обучения, использование омиксных данных в биофотонике.
3. В.В. Лихов (1,2), С.А. Васильев (1), Г.К. Алагашев (1), А.Г. Охримчук (1)
(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова
(2) Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
Преобразование мод с орбитальным угловым моментом в волноводах с сегментированной спиральной сердцевиной, записанных пучком фемтосекундного лазера
На конкурс представлена статья:
Likhov, V., Vasiliev, S., Alagashev, G., Okhrimchuk, A. (2024). OAM-mode coupling by segmented helical-ring-core waveguides inscribed with a femtosecond laser beam. Optics Letters, 49(5), 1217-1220. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.515710
Аннотация
Оптические пучки, несущие орбитальный угловой момент (ОУМ), перспективны для пространственного уплотнения каналов связи как в свободном пространстве, так и в волоконных световодах. До настоящего времени генерация, фильтрация и преобразование ОУМ света осуществляются преимущественно с помощью объёмной оптики. Спиральные структуры с шагом спирали порядка длины волны, интегрированные в волоконные системы, являются естественным решением для манипуляций мод с OУM. В перспективе, это может позволить увеличить пропускную способность оптоволоконных коммуникационных линий за счёт модового мультиплексирования.
Основным результатом работы является экспериментальное подтверждение выведенного нами ранее обобщенного условия углового фазового синхронизма связанных мод, несущих орбитальный угловой момент. Это условие необходимо учитывать при угловой модуляции показателя преломления спиральной структуры волновода.
Впервые получены и исследованы волноведущие спиральные брэгговские решётки с модулированным по углу показателем преломления. Решётки записаны пучком фемтосекундного лазера. Экспериментально подтверждено обобщённое условие углового фазового синхронизма. Продемонстрирована генерация моды, несущей ОУМ, в волноводах со спиральной сердцевиной.
4. А.С. Вахрушев (1), А.А. Умников (2), А.В. Достовалов (3), К.Е. Рюмкин (1), С.В. Алышев (1), Е.Г. Фирстова (1), А.М. Хегай (1), М.А. Мелькумов (1), С.А. Бабин (3), С.В. Фирстов (1)
(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
(2) Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН
(3) Институт автоматики и электрометрии СО РАН
Лазер и усилитель с накачкой по оболочке на основе многомодового градиентного волокна, легированного висмутом, для E и S диапазонов: на пути к ваттному уровню выходной мощности
На конкурс представлена статья:
“Cladding-pumped laser and amplifier for E- and S-bands based on multimode bismuth-doped graded-index fibers: toward “watt-level” output power”, A.S. Vakhrushev, A.A. Umnikov, A.V. Dostovalov, K.E. Riumkin, S.V. Alyshev, E.G. Firstova, A.M. Khegai, M.A. Melkumov, S.A. Babin, S.V. Firstov, Optics Letters, Vol. 49, Issue 7, pp. 1828-1831 (2024), DOI: 10.1364/OL.514236
Аннотация
Разработка волоконных лазеров и усилителей, работающих в O-, E-, S- и U-телекоммуникационных диапазонах, является чрезвычайно важной задачей для развития современных систем связи и других областей науки и техники. Волокна, легированные висмутом, вызывают все больший интерес в качестве усиливающей среды, которую можно использовать для обеспечения широкополосного усиления в упомянутых телекоммуникационных диапазонах. Это связано со способностью ионов висмута образовывать так называемые висмутовые активные центры (ВАЦ) с излучательными переходами в ближнем ИК-диапазоне, которые используются для получения оптического усиления и лазерной генерации. Недавно были разработаны новые конфигурации висмутовых лазеров и усилителей с применением многомодовой диодной накачки. Данная работа направлена на усовершенствование таких конфигураций устройств с целью повышения выходной мощности оптического излучения, что достигалось путем реализации специального дизайна висмутового световода и создания отражающих брэгговских структур внутри активного световода, полученных с помощью технологии записи фемтосекундными импульсами с высоким пространственным разрешением. В работе использовался многомодовый висмутовый световод с градиентным профилем показателя преломления с ограниченной областью легирования. Такой дизайн висмутового световода в сочетании с записанными брэгговскими структурами позволял осуществлять эффективную селекцию мод, получая тем самым лазерное излучение близкое к одномодовому (M2 < 1.3). Применение данного подхода привело к получению накачиваемых по оболочке многомодовым излучением оптических устройств с рекордной выходной мощностью 0.8 - 1 Вт. Результаты работы открывают новые возможности к оптимизации схем лазеров и усилителей с накачкой по оболочке, демонстрируя существенный прогресс в направлении реализации устройств с многомодовой накачкой и ваттным уровнем выходной мощности, которые могут найти широкое практическое применение.
5. В.Н. Леднев (1), П.А. Сдвиженский (1), Д. Лиу (2), И.В. Горудко (3), С.М. Першин (1), А.Ф. Бункин (1)
(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
(2) Технологический Университет Хэфэй, Китай
(3) Физический факультет, Белорусский государственный университет, Беларусь
Влияние функций распределения сигналов на предел обнаружения в спектроскопии лазерно-индуцированной плазмы
На конкурс представлена статья:
Lednev V.N., Sdvizhenskii P.A., Liu D.S., Gorudko I.V., Pershin S.M., Bunkin A.F., Signal distribution impact on limit of detection in laser-induced breakdown spectroscopy //Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. – 2024. – V. 213. (March 2024) – P. 106864, DOI: 10.1016/j.sab.2024.106864
Аннотация
Функция распределения энергии импульсов наносекундного Nd:АИГ лазера не всегда описывается Гауссовым профилем, при этом свечение атомов/ионов в лазерно-индуцированной плазме отклоняется от нормального распределения, что важно учитывать при химическом анализе малых концентраций примесей. В работе проведено детальное исследование влияния функций распределения сигналов спектроскопии лазерно-индуцированной плазмы на результаты определения содержания примесей при химическом анализе. Установлено, что, во-первых, функция распределения энергии импульсов наносекундного Nd:АИГ лазера с различными типами модуляции добротности не описывается функцией распределения Гаусса, но может соответствовать нормальному распределению, если выбраны соответствующие условия генерации (уровень накачки, тип добротности и т.д.). Во-вторых, функции распределения интенсивностей атомных линий в спектре плазмы и фонового излучения плазмы при измерениях со стробированием, а также опто-акустических сигналов не соответствуют распределению Гаусса. Напротив, для интегрированных по времени сигналов, функции распределения соответствуют нормальному распределению. Существенно, что часто применяемая нормировка сигналов лазерной плазмы не приводит их к соответствию распределению Гаусса. Более того, отклонение распределения от нормального влияет на правильность расчета пределов обнаружения в спектроскопии лазерно-индуцированной плазмы. Показано, что применение «3-сигма» критерия (при выполнении нормального распределения сигнала) может приводить к ошибкам расчета предела обнаружения (до 1.7 раз) от его истинного значения. Результаты работы важны не только для целей выявления малых концентраций химических веществ c помощью спектроскопии лазерно-индуцированной плазмы, но и для обоснования истинности измерений для сильно-зашумленных сигналов.
По всем вопросам выступления на семинаре, заказа пропусков (желательно не позднее, чем за два дня) и участия в онлайн формате обращаться к Николаевой Гульнаре по электронной почте: nikolaeva@kapella.gpi.ru.
Для заказа пропуска или участия в семинаре в онлайн формате необходимо указать ФИО полностью и место работы. Для прохода на территорию ИОФ РАН необходимо иметь с собой действующий российский паспорт.
Заявки на онлайн участие принимаются строго до 12:30 19 июня.
Секретарь семинара Николаева Гульнара