ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АКТИВНЫХ И НЕЛИНЕЙНЫХ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ФИЗИКИ И НАНОФОТОНИКИТема № 0024-2018-0014-C-1

Цели: проведение исследований, разработка технологий создания новых кристаллов, твердых растворов, фторидной керамики, в том числе активированной примесными ионами редкоземельных элементов и переходных металлов; проведение спектрально-люминесцентных, кинетических и генерационных исследований; разработка новых лазеров ближнего и среднего инфракрасного диапазона, волоконных лазеров, в том числе с нелинейным преобразованием частоты, включая вынужденное комбинационное рассеяние. Исследованы спектроскопические и генерационные свойства кристаллов твердых растворов группы AIIBVI, активированных ионами двухвалентного железа для лазеров среднего ИК- спектрального диапазона (4 - 7 мкм). Изучены процессы формирования и свойства новых долгоживущих одиночных и кластерных оптических центров в кристаллах и керамиках фторидов, активированных РЗ ионами. Исследовано изменение показателя преломления кристаллов SrF₂, активированных РЗ ионами, в зависимости от концентрации примеси. Предложена новая кристаллическая среда для лазеров двухмикронного спектрального диапазона - монокристалл ортованадата кальция, легированный ионами тулия. Проведено исследование процессов роста кристаллов SBN:61:Tm³⁺ и SBN:61:Tm³⁺/Ho³⁺, и исследованы их спектроскопические и лазерные характеристики. Проведено исследование нелинейно-оптических характеристик номинально чистых и легированных ионами переходных и редкоземельных металлов кристаллов SBN. Проведено исследование фотоиндуцированного рассеяния света в кристаллах ниобата бария стронция. Исследованы спектральные и генерационные свойства кристаллов со структурой шеелита, номинально чистых и активированных примесями РЗ ионов. Проведено экспериментальное определение температурных зависимостей теплопроводности оптических кристаллов вольфраматов. Исследованы спектроскопические и лазерные характеристик монокристаллов-шеелитов BaWO₄ и SrMoO₄. Выполнено исследование параметров спектров КРС кристаллов, перспективных для создания твердотельных ВКРлазеров с фемтосекундной длительностью импульсов излучения. Исследовано укорочение импульсов лазерной генерации до субпикосекундных длительностей при ВКР при синхронной накачке пикосекундным лазером. Предложена и исследована внешнерезонаторная схема антистоксова комбинационно-параметрического лазера с некритичным к угловой расстройке четырехволновым взаимодействием. Проведено исследование генерации разностной частоты в среднем ИК спектральном диапазоне в квадратично-нелинейном кристалле LiGaS₂. Создан многочастотный лазер на кристалле Nd³⁺:YAlO₃ с накачкой полупроводниковым лазерным диодом. Предложен и исследован лазер на основе иммерсии микрокристаллов LiF с F₂ центрами окраски. Проведен поиск критериев отбора кристаллической матрицы для легирования ионами Nd³⁺ при синтезе водных коллоидных растворов фторидных нанокристаллов для их использования в качестве люминесцентных зондов для получения биоизображений в диапазоне длин волн (750 - 950 нм). Теоретически и экспериментально исследованы резонансная миграция и процессы кросс-релаксации, приводящие к концентрационному самотушению люминесценции в объемных кристаллах Nd³⁺:LaF₃. Проведено исследование поглощения скрученных фотонов на квадрупольных 4f - 4f переходах ионов, в том числе примесных ионов Nd³⁺ во фторидных микро(нано)- и макрокристаллах. Проведено исследование тепловой обратной связи in situ от магнитных нанонагревателей в гибридных наноструктурах. Исследована релаксация температуры и теплового потока сферического нанокристалла при воздействии лазерного излучения. Предложена визуализация биотканей наночастицами Nd³⁺:LaF₃ в ближнем инфракрасном спектральном диапазоне. Разработаны методы лазерной гипертермии. Проведено исследование фотолюминесценции дефектов SiV в микрокристаллах алмаза. Проведены исследования стеклообразующих систем типа ZBLAN. Проведено теоретическое исследование оптических свойств нанокомпозитов на основе наночастиц. Исследованы дифракционные линзы с гармоническими пилообразными микроструктурами. Проведено исследование тонкопленочных нанопроволочных поляризаторов на основе аморфного кремния. Проведено исследование глубоко обезвоженных теллуритных стекол в качестве активных сред для лазеров, излучающих в среднем ИК спектральном диапазоне. Изучены оптимальные условия вытяжки высококонцентрированных оловосодержащих оптических волокон. Созданы легированные редкоземельными (Tm, Ho) ионами глубоко обезвоженные кальций-алюминатные стекла высокого оптического качества. Предложены компактные цельноволоконные усилители на основе оптического волокна сильнолегированного системой Yb - Er с фосфатной сердцевиной в кварцевой оболочке.