ИСТИНА

НИР охватывает разработку оптико-акустических методов для неинвазивной диагностики и томографии биотканей, неразрушающего контроля композитных материалов и тонких пленок; развитие алгоритмов метода статистических испытаний для численного моделирования распространения лазерного излучения в случайно неоднородных средах; исследование задач рассеяния оптического излучения в биологических тканях, переноса энергии мощных фемтосекундных лазерных импульсов на атмосферных трассах и мониторинга окружающей среды; изучение нелинейно-оптического преобразования лазерного излучения в оптических материалах и структурах.

This research scientific work incorporates development of opto-acoustic methods for non-invasive diagnosis and tomography of biological tissues; development of nondestructive evaluation techniques of various composite materials and thin films; implementing of algorithms of the statistical test technique for the numerical simulation of propagation of laser radiation in randomly inhomogeneous media. In this work, the following problems will be solved: scattering of optical radiation in biological tissues, energy transfer of high-power femtosecond laser pulses through the atmosphere traces and environment monitoring, and the study of nonlinear optical transformation of laser radiation in optical materials and structures.

Разработка методики лазерной оптико-акустической томографии светопоглощающих неоднородностей в модельных и реальных биологических тканях и объектах на основе оптимизированной многоэлементной антенны широкополосных пьезоэлектрических приемников. Разработка методики широкополосной акустической спектроскопии с лазерными источниками ультразвука для диагностики структурных особенностей различных гетерогенных горных пород и минералов. Получение корреляционных функций флуктуаций фазы и амплитуды светового поля при распространении лазерного пучка в модельной турбулентной среде. Получение результатов по пространственным и временным распределениям низкочастотного излучения, являющегося результатом четырехволнового смешения в фемтосекундном филаменте. Описание сценария трансформации частотно-углового спектра и временной формы бесселевых и сингулярных пучков фемтосекундного лазерного излучения ближнего ИК диапазона при самовоздействии в прозрачных конденсированных средах с керровским и плазменным типами нелинейности. Создание макета лабораторной установки для создания фазовых экранов с параметрами турбулентности, характерными для приземных слоев земной атмосферы. Планируется провести анализ экспериментальных результатов при помощи вариационного метода реконструкции волнового фронта по измерениям датчика волнового фронта Шака-Гартмана. Будет разработан подход к повышению эффективности электролюминесценции органических светоизлучающих транзисторов. Планируется численно исследовать формирование вихревых пучков фемтосекундного излучения фазовыми транспарантами и световых пуль в оптическом вихре фемтосекундной длительности при аномальной дисперсии групповой скорости.

Настоящая НИР основана на научных достижениях ряда лабораторий, участвующих в проведении исследований по разработке алгоритмов статистических испытаний для численного моделирования распространения лазерного излучения в случайно неоднородных средах; по созданию методик решения задач рассеяния оптического излучения в биологических тканях и переноса энергии мощных фемтосекундных лазерных импульсов на атмосферных трассах. Имеющийся опыт по разработке оптико-акустических методик диагностики конденсированных сред позволил выйти на решение нового класса задач, связанных с оптико-акустической томографией биологических тканей и объектов, а также неразрушающим контролем структуры различных гетерогенных горных пород, минералов и композитных материалов. Получение высокочувствительных полимеров нового типа для повышения эффективности электролюминесценции органических светоизлучающих транзисторов основано на имеющемся опыте по разработке и исследованиям свойств термохромных материалов на основе донорно-акцепторных смесей полупроводниковых полимеров.

Разработана модифицированная методика оценки характерных масштабов турбулентности в слое при оптическом (лазерном) зондировании, позволяющая преодолеть проблему плохой обусловленности при одновременной оценке структурной постоянной и пространственных масштабов атмосферной турбулентности. Разработан универсальный алгоритм решения неинтегрируемых задач адиабатического взаимодействия двух плоских световых волн в нелинейной оптике. Проведено прямое численное моделирование в условиях реального эксперимента для определения относительного вклада нелинейных механизмов при формировании фемтосекундных филаментов. Вычислительный эксперимент выполнен на основе однонаправленного уравнения распространения, учитывающего быстро-осциллирующую компоненту поля, непараксиальные эффекты, а также отклик свободных и связанных электронов. Разработана квантовая теория параметрического самопреобразовании частоты в активно-нелинейном кристалле, включающем процессы лазерной генерации и параметрического усиления при низкочастотной накачке. Получено обобщение методов приближенного решения неинтегрируемых систем нелинейных уравнений, развиты методы восстановления фантомных изображений. Разработана методика комбинированной оптико-акустической и лазерно-ультразвуковой томографии биологических тканей и объектов, в частности, для контроля медицинских операций в них. Предложена и экспериментально реализована методика широкополосной акустической спектроскопии с лазерными источниками ультразвуковых импульсов мегагерцовом диапазоне частот для изучения особенностей распространения ультразвуковых волн в образцах различных горных пород и минералов. Предложен и экспериментально реализован лазерный оптико-акустический метод количественной оценки локальной пористости дисперсно-упрочненных металломатричных композиционных материалов при одностороннем доступе к объекту контроля на основе статистического анализа рассеянных назад ультразвуковых сигналов. Разработаны термохромные материалы на основе донорно-акцепторных смесей полупроводникового полимера и определены их свойств в целях создания высокочувствительных полимеров нового типа.