Когерентные и нелинейные оптические явления в оптических средах. Приложения в атмосферной оптике и фотонике

Объектом исследования проекта является лазерное излучение в атмосфере в условиях когерентных и нелинейных взаимодействий. Целью проекта является получение новых знаний о трансформациях характеристик лазерных полей в атмосфере, возникающих при их когерентных и нелинейных взаимодействиях с ее компонентами. Цель этапа проекта 2022 г. – экспериментально и теоретически исследовать влияние когерентных и нелинейных оптических явлений в атмосфере на эффективное распространение лазерного излучения, обладающего уникальными свойствами (мощные фемтосекундные лазерные импульсы, лазерные вихревые пучки). Экспериментально на трассе в 100 м изучено влияние турбулентного слоя на филаментацию мощного фемтосекундного лазерного излучения. Впервые установлено, что в условиях турбулентности увеличение диаметра лазерного пучка приводит к возрастанию числа областей с экстремальной интенсивностью в канале пучка. Дано теоретическое обоснование этого эффекта. Установлены новые экспериментальные результаты в области приложений эффекта филаментации в атмосферной оптике в части зондирования аэрозолей, содержащих вредные примеси. Показано, что использование многоапертурных систем наблюдения для компьютерной коррекции атмосферных искажений в условиях анизопланатизма турбулентности позволяет существенно сократить время экспозиции (накопления коротко экспозиционных изображений) при синтезировании изопланарно искаженных. При этом основные искажения хорошо корректируются при синтезировании изображений за время короткой экспозиции, соответствующей случаю «замороженной» турбулентной среды. Предложена новая концепция полностью оптического двухканального миниатюрного коммутатора на основе эффекта фотонного крючка, реализованного на диэлектрических микроструктурах с нарушенной симметрией геометрической формы и оптических свойств (Янус-частицах). Наиболее важный результат разработка нового метода управления орбитальным угловым моментом вихревого пучка, синтезированного массивом линейно-поляризованных волоконных лазеров путем фазового управления ортогональными компонентами напряженности электрического поля.