КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СОЗДАНИЮ МАЛОГАБАРИТНЫХ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В СРЕДНЕМ ИК И ТГЦ ДИАПАЗОНАХ НА НОВЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ СРЕДАХ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В БИОЛОГИИ, МЕДИЦИНЕ И ДРУГИХ ОБЛАСТЯХ

Отчет 63 стр., 1 кн., 23 рис., 3 табл., 79 источн. ИК и ТГЦ ДИАПАЗОН, НЕЛИНЕЙНЫЕ КРИСТАЛЛЫ, ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА, СУПЕРКОНТИНИУМ, ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ, СО2-ЛАЗЕР Объектами исследований являются: нелинейные оптические среды, включая периодически поляризованные структуры (PPLN), твердые и жидкие кристаллы (ЖК); параметрические генераторы света (ПГС), компактные СО2-лазеры с ВЧ возбуждением, биологические объекты. Цель работы – исследования новых технических решений в области малогабаритных перестраиваемых ПГС среднего ИК диапазона на отечественных нелинейных средах, а также СО2-лазеров и сопутствующей техники для применения в биологии, медицине и других областях. Методы проведения работ включают теоретические и экспериментальные исследования, анализ полученных результатов, выводы и прогнозы. Разработан перестраиваемый в диапазоне 3 – 4,5 мкм ПГС на PPLN кристаллах ниобата лития. Продемонстрированы оптико-акустические спектры поглощения N2O и СО2, что говорит о возможности применения ПГС в медицине, экологии и т.д. Разработана оптическая схема каскадного параметрического усилителя с длиной волны ~ 2,1 мкм. В первом каскаде в результате параметрической люминесценции в отечественном кристалле fan-out MgO:PPLN при накачке импульсами Nd:YAG лазера с энергией 7 мДж и длительностью 90 пс с частотой следования 10 Гц генерировалось излучение с длиной волны 2,1 мкм с энергией импульсов ~200 мкДж. В результате параметрического усиления в двух кристаллах KTiOPO (KTP) энергия выходного излучения возрастала до уровня 1,06 мДж. Разработанный источник может использоваться для генерации суперконтинуума в среднем ИК диапазоне, что важно для когерентной томографии, гиперспектральной визуализации и зондирования атмосферы. Разрабатываются методы и технологии приготовления пленочных композитов на основе полупроводящих полимеров и наноалмазных порошков для нелинейно-оптических генераторов. Первые эксперименты показали, что "стандартные" способы смешения не дают однородных смесей. В пленках впервые обнаружена структура в виде набора прозрачных отверстий диаметром ~1мкм. Исследования продолжаются. Разработан алгоритм оптимизации параметров активной среды и резонатора малогабаритного волноводного СО2-лазера с ВЧ возбуждением, позволяющий без дополнительных элементов селекции исключить генерацию 10R – линий, что важно для повышения точности и стабильности измерений лазерного оптико-акустического газоанализатора SF6. Алгоритм апробирован в течение 3-х лет на 45 лазерах с положительным результатом. За указанный период не было зафиксировано отказов лазеров, изготовленных по новой технологии, что говорит о высокой надежности изделий. Исследования по повышению мощности, улучшению качества пучка и управлению спектральным составом выходного излучения щелевых волноводных СО2-лазеров с ВЧ возбуждением позволили разработать и апробировать новые технические решения, основанные на применении многопроходных резонаторов, модернизации ВЧ тракта для эффективного охлаждения «горячего» электрода, оптимизации газовых смесей, включая использование изотопов СО2. Была получена выходная мощность лазера ~ 150 Вт без селекции длин волн и ~ 80 Вт на длинах волн в полосе 9,3 мкм. Показано, что ТГц излучение вызывает изменение степени связывания альбумина с ионами кобальта и никеля. Анализ параметров комплексной диэлектрической проницаемости сыворотки крови в диапазоне частот 0,2-2,5 ТГц в динамике развития глиобластомы у мышей свидетельствует об увеличении доли связанной воды с ростом опухоли.