Международный учебно-научный лазерный центр МГУ им. М.В. Ломоносова
   
English  
Годовые отчеты
Кратко о МЛЦ МГУ
Руководство
Годовые отчеты
Буклет МЛЦ
Cотрудники
Формула расчета рейтинга
Фотогалерея
Контактная информация
Ссылки


Наука
26.02.2017

"Вести" из лаборатории профессора А.П. Шкуринова

ЦТ, программа "Вести", сняло сюжет о терагерцах из Лаборатории терагерцовой оптоэлектроники и спектроскопии кафедры ОФиВП и МЛЦ МГУ.


Образование
12.10.2016

МЛЦ МГУ - школе

22 октября 2016 
15:00 ауд. им. С.А.Ахманова, КНО

Учебно-методический семинар для учителей физики

ВИШНЯКОВА Екатерина Анатольевна




Семинар МЛЦ и кафедры
01.09.2017

Семинар кафедры ОФиВП и МЛЦ

8 сентября 2017 
15:00 ауд. им. С.А.Ахманова, КНО

ШУТОВА  Ольга Анатольевна...


Главная О МЛЦ МГУ Годовые отчеты

Научный отчет МЛЦ МГУ за 1998 г.

Общие сведения

Международный учебно-научный лазерный центр МГУ (МЛЦ МГУ) был создан в 1989 г. по инициативе выдающегося профессора Московского университета С.А.Ахманова. Это одно из самых крупных и авторитетных междисциплинарных подразделений Московского университета, занимающегося организацией исследований на стыках лазерной физики и других естественных наук - биологии, химии, медицины, экологии, а также обучением специалистов. Деятельность МЛЦ МГУ как бы перебрасывает мостик между фундаментальными исследованиями в области лазерной физики и нелинейной оптики и прикладными исследованиями с применениями лазерных методов в биологии, медицине, химии и в других науках.

Организационно и структурно МЛЦ МГУ является самостоятельным подразделением Московского университета, имеющим, согласно уставу МГУ, права отдельного факультета или научно-исследовательского института. Международный характер деятельности МЛЦ МГУ опирается на международную кооперацию при проведении научных исследований и привлечении иностранных ученых для чтения лекций, проведения семинаров со слушателями, а также для привлечения для временной работы и стажировки в МЛЦ МГУ иностранных специалистов. В масштабах России МЛЦ МГУ координирует проведение крупных междисциплинарных научно-технических программ и проектов в области лазерной физики и нелинейной оптики. Кроме этого МЛЦ МГУ является активным участником и исполнителем этих программ, организатором крупных Международных конференций и школ.

Структура центра

Высшим руководящим органом МЛЦ МГУ является научно-методический Совет. Текущее руководство деятельности центра осуществляется его директоратом в лице директора центра, профессора Макарова Владимира Анатольевича, и трех его заместителей по научной работе, учебной работе и международному сотрудничеству. Научно-исследовательская работа ведется в лабораториях центра:

  • интеллектуальных оптических систем;
  • роста нелинейно-оптических и лазерных кристаллов;
  • нелинейной лазерной спектроскопии;
  • твердотельных лазеров;
  • сверхбыстрых процессов в биологии;
  • КБ уникального лазерного приборостроения с опытным производством,

а также в лабораториях кафедры общей физики и волновых процессов.

Наука

В 1998 году получены следующие основные научные результаты:

1. Лазерная физика и нелинейная оптика в приложении к задачам биологии, медицины, химии, охраны окружающей среды, информатики

Проведены экспериментальные исследования сильно-рассеивающих (длина свободного пробега фотона 0,7 мм) объектов с линейными размерами до 140 мм, содержащих "скрытые" рассеянием сильно поглощающие включения (фантомы) диаметром до 15 мм. Методом Монте-Карло промоделированы двух- и трехмерные прямые задачи оптической томографии, предложен и реализован быстрый проекционный алгоритм восстановления скрытых изображений фантомов.

На основе монолитного одночастотного кольцевого АИГ: Nd3+-лазера с полупроводниковой накачкой создан и исследован дистанционный доплеровский измеритель скорости, обладающий широкими функциональными возможностями. Получены результаты, демонстрирующие возможность его применения для исследования лазерно-индуцированных гидродинамических потоков в конденсированных средах.

Найден новый класс устойчивых периодических пространственных распределений светового поля в фоторефрактивных кристаллах (ФРК) - многокомпонентные кноидальные волны. Исследованы их асимптотики (многокомпонентные фоторефрактивные солитоны) и устойчивость.

Обнаружен автодинный эффект, возникающий в одномодовых лазерах при взаимодействии интенсивного лазерного излучения с сильно поглощающим конденсированным веществом, когда одновременно инициируются приповерхностные гидродинамические потоки. Автодинный эффект использован для идентификации типа биоткани в процессе ее деструкции.

2. Физические основы лазерных технологий

2.1.Лазерные плазменные фемтотехнологии

Предложен и обоснован новый способ получения УФ импульсов длительностью менее 100 фс с предельно крутым передним фронтом за счет ВКР усиления в газовой среде высокого давления.

Развит новый подход к управлению параметрами плазмы, создаваемой на поверхности твердотельной мишени импульсом сверхсильного светового поля фемтосекундной длительности. Модификация свойств приповерхностного слоя мишени позволяет эффективно подавить отток тепла вглубь мишени, повышая тем самым температуру плазмы твердотельной плотности, эффективность преобразования в рентгеновское излучение и пр.

Впервые проведено наблюдение возбуждения поверхностных электромагнитных волн в фемтосекундной лазерной плазме.

Обнаружен и впервые исследован перегрев фемтосекундной лазерной плазмы при облучении углеродных пленок толщиной 10-50 нм лазерным импульсом длительностью 200фс и интенсивностью более 1015 Вт/см2.

Впервые экспериментально наблюдено гамма-свечение изотопа Ta-181 при возбуждении низколежащего уровня 6,24 кэВ в горячей плотной плазме.

2.2. Нелинейнооптические методы лазерной диагностики и нелинейнооптическая спектрохронография

Исследовано влияние эффектов фазовой само- и кросс-модуляции на процесс генерации третьей гармоники в полом волноводе. Показана возможность управления нелинейным набегом фазы третьей гармоники за счет фазовой кросс-модуляции. Изучена возможность управления фазой и длительностью коротких лазерных импульсов с помощью дисперсионных свойств фотонных кристаллов. Показано, что фотонные кристаллы с кубической оптической нелинейностью позволяют сжимать лазерные импульсы до длительностей, соответствующих нескольким периодам оптического поля, на характерных пространственных масштабах меньше миллиметра. Предложена и теоретически обоснована методика измерения однородного постоянного электрического поля в изотропной однородной плазме методами когерентного четырехволнового взаимодействия.

Измерены скорости синглет-синглетной аннигиляции возбужденных состояний в полимерных пленках с красителями и показано влияние процессов аннигиляции на измеряемые величины времен жизни и квантовых выходов флуоресценции.

Проведенною экспериментальное исследование процесса генерации Второй гармоники (ВГ) фемтосекундных лазерных импульсов от металлических поверхностей с периодическим рельефом поверхности в условиях возбуждения поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ). Показано, что в условиях неколлинеарного возбуждения ПЭВ в процессе усиления сигнала ВГ принципиальную роль играет вторая пространственная гармоника рельефа поверхности.

2.3. Разработка физических принципов объёмной оптической памяти

Найден экспериментально и интерпретирован теоретически путь фотохимической реакции фотоизомеризации нафтаценопоридонов на временах ~1ps. (совместно с группой О.М.Саркисова, институт химической физики РАН).

Получена объемная периодическая структура (фотонный кристалл) в полимере методом двухфотонной фемтосекундной полимеризации. Теоретически показана возможность сжатия сверхкоротких импульсов в фотонных кристаллах.

Найдены пути увеличения эффективного двухфотонного сечения органических молекул в тонких полимерных пленках.

2.4. Передача и обработка оптической информации (в том числе изображений)

Показано, что пондеромоторное действие света может играть важную роль при многократном рассеянии мощного лазерного излучения в случайно-неоднородных средах.

2.5. Адаптивные лазерные системы

Получено высокоэффективное обращение волнового фронта (ВФ) в пленках фоточувствительного полимера. Определены характеристики полимера как обращающей ВФ среды, рассмотрены различные режимы обращения и оценены их основные характеристики - эффективность, чувствительность, качество обращения. Со случайным аберратором достигнуто повышение плотности мощности в нулевом порядке примерно в 1000 раз. Построена теоретическая модель наблюдавшихся в эксперименте процессов.

2.6. Оптическая микро- и наноэлектроника

Методами когерентной четырехфотонной пикосекундной спектроскопии экспериментально исследованы спектры электронных состояний в сверхтонких (толщина до 10 нм) ферромагнитных пленках (Ni). Проведено компьютерное моделирование результатов эксперимента с учетом реальной зонной структуры, квантово-размерной перенормировки, спинового расщепления, основных механизмов внутри- и межзонной релаксации, правил отбора для электронных переходов.

Зарегистрировано методом СТМ/СТС изменение токового профиля молекул, а также плотности состояний при фотоизомеризации фотохромных молекул нафтаценопиридона, упорядоченных в ЛБ пленках.

3. Лазерная биофизика и лазерная биомедицина

Проведено экспериментальное исследование явления светоиндуцированного разгорания собственной триптофановой флуоресценции люциферазы; результаты экспериментов позволили оценить характерные времена и скорости конформационных изменений в молекуле белка.

Проведено математическое моделирование процесса переноса протона в активном центре фермента в рамках квантовомеханической модели. Определены характерные времена и вероятности переноса.

Экспериментально обнаружено явление асимметрии обратного рассеяния света от концентрированной суспензии эритроцитов и/или цельной крови при наличии сдвиговых напряжений. Дано теоретическое объяснение этого явления путем исследования зависимости формы индикатрисы рассеяния от удлинения и наклона сфероидальной частицы, моделирующей эритроцит. Исследована связь степени асимметрии и характера патологических изменений крови в связи с конкретными заболеваниями донора.

Проведено исследование зависимости сигнала лазерного доплеровского микроскопа от потока светорассеивающих частиц в горизонтальном стеклянном капилляре, погруженном в рассеивающую среду, от рассеивающих свойств этой среды и глубины погружения. Проведено численное моделирование зависимости параметров этого сигнала от целого ряда параметров модельной биологической среды (кожи, раковой опухоли, и пр.). Полученные результаты важны для развития биомедицинских приложений этой методики.

4. Лазерная химия

Методом внутрирезонаторной диагностики исследованы спектры молекулы HfO в диапазоне 17500-16500 cm-1. Источником исследуемых молекул был электрический разряд в смеси HfCl4 с кислородом. Зарегистрированы спектры, обусловленные переходами между основным и возбужденным (T=16167 cm-1) состояниями. Зарегистрированы 23 ранее не идентифицированные линии.

Рассчитаны относительные интенсивности колебательно-вращательных переходов в монооксиде лантана. На основе проведенных расчетов были предсказаны формы и интенсивности линий в спектре молекул LaO, впервые зарегистрированными в пламенах при однократном лазерном возбуждении. Проведено сравнение молекулярными ионизационными спектрами LaO.

5. Компьютерные методы в лазерных технологиях

Завершено исследование динамики адсорбции и фотоизомеризации молекулы стильбена на поверхности графита методами компьютерного моделирования и проанализированы специфические свойства фотоизомеризационного процесса, обусловленные влиянием поверхности.

Исследованы информационные характеристики системы двух близко расположенных двухуровневых атомов в процессе установления долгоживущего состояния Дике в результате спонтанного радиационного распада.

Развита теория полевого сдвига резонанса когерентного пленения излучения в многоуровневой системе и выполнено детальное сравнение теоретических расчетов с новейшими экспериментальными данными, выявившее полную адекватность теоретического описания.

6. Новые лазерные и нелинейные материалы.

Создана методика измерения пересыщения растворов KDP ультразвуковым способом. Выращены и исследованы кристаллы K3Nd2(NO3)9 группы 432. Теоретически и экспериментально обнаружен некритический температурный синхронизм в кристаллах КТР.

Проведены теоретические и экспериментальные исследования сдвигов частоты непрерывного монохроматического излучения в АИГ:Nd импульсном ламповом усилителе. Построена теоретическая модель явления описывающая режим насыщения усиления. Сдвиг частоты при усилении описывается как сумма двух компонент — нерезонансной (связанной с термооптическим коэффициентом активного элемента) и резонансной (обусловленной нестационарностью инверсии населенностей и спектроскопических параметров среды). Последняя компонента знакопеременна и зависит от расстройки центров линии излучения и усиления. Исследована возможность уменьшения суммарного сдвига частоты за счет вычитания этих компонент.

Проведен детальный анализ последовательного квазисинхронного взаимодействия волн с кратными частотами w, 2w, 3w. Показано, что в средах с модуляцией нелинейной восприимчивости возможна реализация высокоэффективного (до 100%) преобразования энергии из волны w в волну 3w.

Экспериментально реализован последовательный квазисинхронный процесс вида w+w=2w, w+2w=3w. Наблюдалась одновременная генерация второй (532 нм) и третьей (355 нм) гармоник излучения Nd:YAG лазера на высших порядках квазисинхронизма в кристалле Y:LiNbO3 c регулярной доменной структурой.

7. Лазерная оптоакустика.

Разработан и экспериментально реализован оптико-акустический метод независимого измерения коэффициентов экстинкции и поглощения света в сильнорассеивающих средах; предложена и реализована методика оптико-акустического неразрушающего контроля композитных материалов и изделий при одностороннем доступе к исследуемому объекту; разработан оптико-акустический метод исследования зонной структуры пропускания ультразвука в одномерных периодических структурах в диапазоне частот 1-100 МГц в реальном масштабе времени.

Учебная работа

В 1998 г. впервые в МЛЦ МГУ совместно с факультетом фундаментальной медицины был разработан и прочитан междисциплинарный курс "Лазерная медицина и биомедицинская оптика" для студентов и аспирантов ФФМ. Курс читается ведущими российскими специалистами в области лазерной медицины и лазерных технологий.

В период с 29 июня по 8 июля 1998 г. проведена Летняя школа – короткие курсы "Современные проблемы нелинейной и когерентной оптики". На Школе было заслушено 8 четырех часовых лекций и 8 двух часовых лекций ведущих специалистов в области нелинейной и когерентной оптики из России и других стран мира. Это профессора G.I. Stegeman (University of Central Florida, USA), D.L. Farkas (Carnegie Mellon University, USA), D. Meschede (Universitaet Bonn, Germany), A. Nitzan (Tel Aviv University, Israel), R.B. Miles (Princeton University, USA), P. Corkum (NRC of Canada, Canada), Ch. Flytzanis (Ecole Polytechnique - Palaiseau, France), S. Mukamel, (University of Rochester, USA), H. Coufal (IBM, USA), В.Г. Дмитриев (НИИ Полюс), Д.Н. Клышко (МГУ), Л.А. Ривлин (МИРЭА), Е.А. Виноградов (ИСАН), В.И.Емельянов (МГУ), В.Н. Очкин (ФИАН), Н.И. Коротеев (МГУ). В целом Летняя школа прошла на высоком научном и организационном уровне. Проведение Школы сыграло полезную роль в обмене научно-технической информацией между различными группами и школами ученых, между организациями РАН и вузами. В работе Школы приняло участие 120 человек, большую часть которых составили студенты и аспиранты МГУ.

Значительная часть учебной работы в 1998 г. была связана с программами переподготовки кадров и повышения квалификации. В общей сложности по этим программам занималось более 70 слушателей. В 1998 г. в МЛЦ МГУ прошли обучение два стажера из Сирии и один из Южной Кореи.

Конференции

В 1998 г. была организована и проведена крупнейшая в России по данному направлению XVI Международная конференция по когерентной и нелинейной оптике (КиНО'98). Основной организатор конференции - МЛЦ МГУ. Конференция прошла в период с 29 июня по 3 июля в здании Президиума российской академии наук, г. Москва. В работе конференции КиНО'98 приняло участие 621 человек из более, чем 30 стран.

В этом же году МЛЦ МГУ выступил в качестве соорганизатора еще нескольких международных конференций. Это VI Международная конференция Industrial Lasers and Laser Application (ILLA'98) с числом участников более 200 человек (27-29 июня, г.Шатура) и VII Международная конференция "Laser Applications in Life Sciences" (LALS'98) c числом участников около 150 человек (24-28 августа, Братислава, Словакия).

Персоналии

4 декабря 1998 г. безвременно ушел из жизни выдающийся Российский ученый, лауреат Ломоносовской премии, заведующий кафедрой общей физики и волновых процессов, директор Международного учебно-научного лазерного центра МГУ, доктор физико-математических наук, профессор Николай Иванович Коротеев. Профессор Н.И.Коротеев был бессменным директором МЛЦ МГУ со дня его образования в 1989 г. Все успехи Центра за это время связаны с его именем. В значительной степени он лично сформировал научную программу деятельности Центра и делал все для ее выполнения. Высокий и безусловный авторитет Н.И.Коротеева способствовал консолидации сотрудников Центра для решения как научных, так и организационных задач. Деятельность Центра на международной арене полностью обязана усилиям Н.И.Коротеева по организации международного сотрудничества в рамках учебно-научных программ. Неоценим вклад Н.И.Коротеева в становление и развитие учебной работы Центра. Сотни слушателей прошли переподготовку в МЛЦ МГУ по направлению лазерная физика и технология, прикоснувшись к сокровищнице новой для них науки, безусловным лидером которой в Московском университете являлся профессор Н.И.Коротеев. В последнее время усилия Н.И.Коротеева были направлены на укрепление координирующей, междисциплинарной роли Центра в рамках всего Московского университета по распространению современных достижений лазерной физики и оптических технологий. Он стал инициатором и идейным вдохновителем междисциплинарного сотрудничества в образовательных программах, реализуемых через Международный учебно-научный лазерный центр.

Память о Николае Ивановиче Коротееве навсегда останется в сердцах его коллег и друзей.

Издательская деятельность

Подготовлен и вышел в свет в издательстве Московского университета новый учебник "Физическая оптика", 656 с., тираж 3000 экз., авторы С.А.Ахманов и С.Ю.Никитин. Издание рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению и специальности "Физика".

Международное сотрудничество

В 1998 г. исключительно успешно развивалось сотрудничество МЛЦ МГУ со Словакией. В 1998 году началось выполнение контракта с Международным лазерным центром в г. Братиславе в рамках договора между Московским государственным университетом им. М.В.Ломоносова и Министерством образования Словацкой Республики о сотрудничестве в создании Международного лазерного центра в Братиславе, подписанным 29 апреля 1997 года. Этим контрактом предусматривается, что в результате его выполнения будут созданы основы для начала функционирования нескольких научно-исследовательских, информационно-технологических и учебно-научных лабораторий, оснащенных современным исследовательским, учебным и технологическим лазерным и электронным оборудованием. Будут разработаны научно-учебные и производственно-технологические программы работ. Будет детально сформулирована оптимальная стратегия развития и максимально быстрого вхождения молодой словацкой лазерной науки и высоких технологий в исключительно конкурентные и стремительно развивающиеся европейский и мировой рынки исследований, разработок и услуг в области фотоники, оптоэлектроники, квантовой электроники, когерентной и нелинейной оптики. В 1998 г. успешно завершен первый этап контракта.

Кроме этого в 1998 г. велись работы по следующим международным контрактам:

  • "Investigation and development of 3D memory devices capable of writing, conserving and reading optical information based on photochromic molecular complexes embedded in solid-state matrixes" (Memory Devices Inc. of Constellation Group GmbH (Австрия));
  • "Development of a laser spectroscopic method and its application to blood samples of patients who suffer from disproteinemy" (Клиника Шарите Гумбольдского университета, г. Берлин (Германия));
  • "Цифровая изображающая приставка для фундус-камеры" (Фирма "Синемед Инк." (США));
  • "Новые оптические технологии" (Научно-исследовательская лаборатория армии США);
  • "Влияние кислотности раствора и наличия примесей на оптические свойства кристаллов KDP, выращиваемых скоростным методом" (Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса, Калифорнийский университет (США)).

МЛЦ МГУ получил спонсорскую поддержку на проведение XVI Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике от Ливерморской национальной лаборатории (Lawrence National Livermore Laboratory), Американского оптического общества (Optical Society of America), Международного союза фундаментальной и прикладной физики (International Union of Pure and Applied Physics).

В 1998 г. МЛЦ МГУ состоял коллективным членом российского отделения SPIE - The International Society for Optical Engineering и Лазерной ассоциации. МЛЦ МГУ создал московское отделение международного общества LEOS - Lasers and Electro Optics Society.

Список сотрудников Центра, защитивших диссертации в 1998 г.

Волков Роман Валентинович, мнс, защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук на тему "Динамика фемтосекундной лазерной плазмы и ее нелинейно-оптические характеристики". Цель его диссертационной работы состояла в исследовании параметров высокотемпературной приповерхностной лазерной плазмы. Впервые с помощью "фемтосекундного микроскопа" по картине отражения и доплеровскому сдвигу частоты зондирующего излучения с пространственным разрешением 3-6 мкм и временным разрешением 200-300 фс исследована динамика коэффициента отражения и скорости разлета фемтосекундной лазерной плазмы, созданной на поверхности кварцевой мишени р-поляризованным фемтосекундным импульсом с интенсивностью 1015 Вт/см2.

Мельников Алексей Владимирович, мнс, защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук на тему "Генерация второй гармоники и гиперрэлеевское рассеяние света в тонких пленках и на границах раздела". Его работа посвящена экспериментальному исследованию интерференционных механизмов и корреляционных свойств квадратичного нелинейно-оптического отклика регулярных и дисперсионных твердотельных систем пониженной размерности, в том числе при наложении внешних электрического и магнитного полей. Проведены исследования генерации электроиндуцированной второй гармоники на гладкой границе раздела металл - электролит, позволившие определить механизм данного явления.


© 2008 МЛЦ МГУ
Сайт разработан в: Sebekon IT Solutions