ИСТИНА

В совместных работах российских и китайских групп будет реализован источник предельно коротких импульсов в среднем и ближнем инфракрасном диапазоне на основе новых типов фотонно-кристаллических световодов, а именно полых антирезонансных волокон, обеспечивающих беспрецедентное спектральное уширение импульсов накачки и возможность самосжатия излучения до длительностей порядка нескольких циклов поля. При этом особое внимание будет уделено возможности получения фазостабильных стабильных относительно огибающей импульсов (СЕР) в среднем и ближнем инфракрасном диапазоне. Это условие принципиально необходимо для обеспечения возможности когерентного управления генерацией электрических зарядов в полупроводниках в пределах одного периода оптического поля накачки.

The development of electronic devices in direction of increasing the clock frequency of transistors and processors dictates the need to analyze the dynamic of ultrafast electrons and holes in solids. Laser radiation can generate extremely short pulses of electric current in semiconductor, which leads to its transforming to a conducting state within a fraction of the laser driver field cycle. Accurate selection of optical excitation conditions makes it possible to achieve high speed operation of promising optoelectronic logic elements, which dictates the need to study ultrafast electron dynamics in solids, including the influence of the structure and anisotropic properties of crystals lattice on these processes. To implement this strategy, it is necessary to have two instruments - optical driver source with the order of few field cycles in near- and mid infrared regions, as well as method to study the features of electric current in a semiconductor. In order to accomplish the tasks, the joint project of the Chinese and Russian groups will implement a source of extremely short pulses in near and middle infrared based on new types of photonic crystal fibers, namely hollow anti-resonant fibers providing unprecedented spectral broadening of femtosecond pump pulses and the possibility of self-compression to durations of few field cycles. In this case, special attention will be paid to the possibility to generate passively carrier envelope phase (CEP) stabilized pulses in the middle and near infrared range. Phase stabilization is necessary to enable the control fast generation of electric charges in semiconductors within the cycle of the optical pump field. The method of nonlinear spectroscopy based on high-order harmonic generation by generated tunable ultrashort near and mid infrared pulses is proposed as a powerful tool for analyzing ultrafast electron dynamics in solids. The usage high order polarization sensitive optical harmonics generation spectroscopy provides information on the influence of the band gap, the energy dispersion of charge carriers, crystal orientation, the dephasing velocity and carrier thermalization on the nonlinear optical response of the electronic subsystem. Thus serves to fully characterize vectorial properties of petahertz electron currents generated in crystalline solids by an ultrashort optical driver and eventually design ultrafast electro-optical logic elements.

- Будут разработаны и реализованы образцы полых антирезонансных фотонно-кристаллических волоконных структур с архитектурой, обеспечивающей необходимое пропускание и дисперсию для получения суперконтинуума с шириной порядка нескольких октав в среднем инфракрасном диапазоне. - Будут проведены совместные экспериментальных исследования по получению мультиактавного спектра в среднем инфракрасном диапазоне в заполненных газом полых антирезонасных фотонно-кристаллических волокнах - Будет проведен анализ механизмов, приводящих к временной компрессии импульсов до длительностей порядка и менее одного цикла поля, в частности исследования режимов солитонного самосжатия импульсов . - Будет продемонстрирована возможность фазовой стабилизации суперконтинуума и импульсов, генерируемых в полом антирезонансном волокне

оссийская группа МГУ имени М.В.Ломоносова состоит из сотрудников, аспирантов и студентов МГУ имени М.В.Ломоносова. Шесть из девяти участников проекта - молодые исследователи в возрасте до 35 лет. Научный коллектив объединяет специалистов в области волоконной нелинейной оптики, в частности, оптики фотонно-кристаллических световодов. В группе были достигнуты следующие результаты в направлении исследований: - разработаны новые типы фотонно-кристаллических (микроструктурированных) волокон и продемонстрированы возможности создания генераторов суперконтинуума на основе этих волокон; - продемонстрированы физические принципы новых источников перестраиваемого по частоте излучения на основе фотонно-кристаллических волокон для приложений в области спектроскопии, фотохимии и биомедицины; - продемонстрированы возможность распространения мощных фемто-, пико- и наносекундных импульсов в заполненных газах полых фотонно-кристаллических волноводах; - продемонстрирована возможность реализации солитонного режима передачи мультимегаватных импульсов второй гармоники хром-форстеритового лазера в полых фотонно-кристаллических волокнах. – продемонстрирована генерации мультиоктавного суперконтинуума в среднем инфракрасном диапазоне в новых типах фотонно-кристаллических волноводов. - проанализированы механизмы временной компрессии импульсов до длительностей одного цикла поля - проведены исследования сверхбыстрой динамики электронов в селениде цинка с высоким временным разрешением, а также влияние условий возбуждения и анизотропных свойств кристаллов решетки на эти процессы

Группа университета г. Тяндзин, которую представляет проф. Мингли Ху (Ming-Lie Hu), является ведущей научной группой в области оптики сверхкоротких импульсов и лазерных технологий. Эта группа удостоена престижного статуса ведущей национальной группы (Key Laboratory) в области оптики сверхкоротких импульсов. Этой группой разработаны оригинальные методы получения и характеризации сверхкоротких импульсов. Руководимые профессором М.Ху лаборатории укомплектованы новейшим лазерным и измерительным оборудованием. Эта группа является организатором и руководителем ряда национальных проектов. Под руководством профессора М.Ху разработаны и созданы новые типы полых фотонно-кристаллических световодов, которые, в частности, будут использоваться для целей настоящего проекта. Работа, планируемая в рамках проекта, основана на достижениях и разработках плодотворного сотрудничества между научными группами МГУ имени М.В.Ломоносова и университета г. Тяндзин, поддержанного в рамках проектов РФФИ 04-02-39002, 06-02-39011, 08-02-92226 и 12-02-91195, 16-52-53129, 17-52-53092. В рамках предыдущих совместных проектов были разработаны новые типы фотонно-кристаллических световодов и некварцевых волокон с высокой нелинейностью, выполнены успешные эксперименты и разработана детальная теория солитонной эволюции сверхкоротких импульсов в различных типах фотонно-кристаллических световодов. Результаты совместных работ нашли отражение в более чем 30 совместных публикациях и были представлены на многих международных конференциях. В рамках настоящего проекта планируется проведение совместных экспериментальных исследований в лабораториях российского и китайского партнеров, а также теоретических исследований. Российские и китайские партнеры обладают необходимым базовым лазерным оборудованием и компьютерными ресурсами, а также необходимой квалификацией научного персонала для достижения целей проекта. Специализация и опыт российских и китайских участников проектов гарантируют успешное выполнение вносимого проекта.