МОСКВА, 7 мая – РИА Новости. Ученые Томского политехнического университета в составе международного исследовательского коллектива создали экономичный фемтосекундный лазер, способный плавно перестраивать длину волны своего излучения во всем видимом диапазоне. Результаты этого исследования опубликованы в научном журнале "Photonics Research".
Генерация излучения на произвольной длине световой волны – фундаментальная задача современной фотоники. Известные решения этой задачи основаны на использовании нелинейных эффектов в оптических кристаллах и волокнах.
В статье для "Photonics Research" авторы показали, что можно легко организовать плавную перестройку длины волны у лазерного излучения, используя фотон-кристаллические волокна с переменным диаметром центрального канала световода.
По словам ученого, обычно лазеры излучают в узкой спектральной полосе, жестко заданной свойствами среды. И для получения красного или зеленого излучения приходится либо создавать новый лазер, либо использовать технологии конверсии имеющегося излучения. Эти технологии имеют фундаментальные ограничения по диапазону перестройки и минимальной интенсивности излучения на входе в преобразователь или сопряжены с возникновением мощных шумов.
"Нас интересовало решение, исключающее минусы известных подходов, и при этом простое и дешевое. Мы собрали волоконный лазер, генерирующий на выходе световые импульсы с центральной длиной волны 1.04 микрометров, длительность которых меняется от пикосекунды до 50 фемтосекунд. Излучение лазера заводилось в кусочек специально профилированного фотон-кристаллического волокна (ФКВ)", — рассказал доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Роман Егоров.
Именно это обстоятельство и использовали авторы статьи. Меняя длительность и энергию импульсов на входе, они легко сумели управлять балансом нелинейных и дисперсионных процессов внутри волокон. По словам Романа Егорова, импульсы выходного излучения имели низкую зашумленность и легко перестраивались в диапазоне длин волн 420-600 нанометров – то есть, перекрывали почти весь видимый диапазон.
"Как известно, методы спектральной конверсии излучения очень энергозатратны. Мы же сразу вышли на КПД порядка 1-2%, хотя фокусировались не на энергетике, а на ширине диапазона перестройки. То есть, наш подход имеет потенциал для наращивания энергетической эффективности, как минимум, до уровня распространенных методов, но при этом лишен их фундаментальных недостатков", — считает Роман Егоров.
Развитие методов визуализации внутренних структур биологических объектов является одной из приоритетных задач как биологии, так и физики. Изучение биологических структур на микроскопическом уровне дает возможность раскрыть принципы и механизмы функционирования живых организмов. Область применения данных методов достаточно широка и включает такие актуальные направления, как эмбриология, нейробиология, онкология и многие другие.
