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 87 стр., 1 кн., 42 рис., 3 табл., 156 источн. ИК и ТГЦ ДИАПАЗОН, НЕЛИНЕЙНЫЕ КРИСТАЛЛЫ, ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА, ЩЕЛЕВОЙ СО2-ЛАЗЕР, ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ СЕНСОР Объекты исследований – устройства на основе отечественных нелинейных оптических сред, включая PPLN структуры, твердые и жидкие кристаллы (ЖК), компактные СО2-лазеры с ВЧ возбуждением, оптико-акустические датчики и биологические объекты. Цель работы – поиск новых технических решений в области малогабаритных перестраиваемых ПГС, СО2-лазеров и ОА сенсоров среднего ИК диапазона для различных применений, а также исследования в области биологии и медицины. На основе анализа результатов исследований делаются выводы и прогнозы. Применение одного из самых простых и недорогих подходов позволило разработать компактный широко перестраиваемый лазерный источник накачки, обеспечивающий перестройку длины волны в спектральном диапазоне 2,5…10,8 мкм на основе активного элемента из легированного иттрий алюминиевого граната. Получена энергия в импульсе порядка 4 мДж при частоте следования 2 кГц, что позволило существенно увеличить уровень энергии импульсов ПГС на основе кристаллов MgO:PPLN и HGS. Подобные источники излучения с широким диапазоном перестройки в среднем ИК диапазоне могут найти широкое применение в медицине, дальнометрии и других областях. Разработана автоматическая схема метода Z-сканирования для исследования нелинейно-оптических свойств поликристаллического окна из ZnSe. Полученные результаты демонстрируют высокую степень достоверности, что подтверждает эффективность и надежность предложенной схемы. Схема дает значительные преимущества по точности, воспроизводимости и эффективности, что делает ее ценным инструментом для исследователей, изучающих нелинейно-оптические свойства различных материалов. Предполагается использовать схему для изучения нелинейных свойств новых кристаллов. Это будет способствовать более точному прогнозированию свойств материалов при взаимодействии с излучением высокой интенсивности и позволит разрабатывать надежные источники излучения среднего ИК-диапазона для различных приложений. Для ~100 лазеров, изготовленных для лазерного течеискателя «SF6 ЛазерГазТест», представлены результаты статистических данных по влиянию изменения длины оптического резонатора в пределах ~2 мм, подтверждающие результаты предыдущих исследований и позволяющие ускорить сборку лазеров и уменьшить производственные затраты за счет повышения точности и совершенствования технологии изготовления. Предложен многопроходный оптический резонатор для формирования одномодового пучка в щелевом СО2-лазере путем задания рассчитанного профиля волноводного канала, исключающего горение разряда вне области формирования пучка. Проведены эксперименты пи уровне выходной мощности излучения до 100 Вт. Разработан ОА-сенсор метана с использованием квантово-каскадного лазера на λ ≈ 7,7 мкм. Зарегистрирован минимальный отклик сенсора (26,64 ± 8,39) ppb CH4 в чистом азоте. Достигнута пороговая чувствительность на уровне (NNEA) = 8,22 × 10^(–10) см^(–1)•Вт/Гц1/2, что является одним из лучших результатов в мире за последние 30 лет в области лазерной оптико-акустической спектроскопии (ЛОАС). Показано, что импульсная ТГц спектроскопия, совместно с методами машинного обучения позволяет разделять плазму крови больных глиомой и здоровых людей. Для выделения информативных признаков предложен конвейер машинного обучения, показавший хорошие результаты, что позволяет повысить достоверность прогнозов. Проведено исследование оптических свойств нелинейного кристалла трибората висмута (BIBO) в спектральном диапазоне 0,1…2,1 ТГц при температурах от -196°C до 200°C. Получен новый набор формул термооптической дисперсии этого кристалла. Показано, что кристаллы BIBO пригодны для преобразования частоты высокой интенсивности в ТГц-диапазон. Теоретически рассмотрены упругие деформации жидких кристаллов (ЖК) на субмикронном масштабе. Предложена теоретическая модель, которая дает возможность описать многие состояния ЖК, в частности, в области дефектов. Теоретическое объяснение эффекта спиральности в ЖК получено впервые.