Разработка технологии создания 2D и 3D микро- и наноструктур под действием ультракоротких лазерных импульсов

Проект направлен на разработку технологий создания с помощью ультракоротких (фемто и пикосекундных) лазерных импульсов микро и наноструктур на поверхности и в объеме твердых тел. Это, в свою очередь, ляжет в основу новых элементов и устройств оптического и других спектральных диапазонов, новых технологий в машиностроении и других применениях. Работа будет проводиться по четырем взаимосвязанным направлениям. Во-первых, это проведение фундаментальных исследований нелинейных механизмов взаимодействия высокоинтенсивных лазерных импульсов при их распространении в газовой и жидкой средах, окружающих мишень, или внутри прозрачного твердого тела. Динамические эффекты образования неравновесной плазмы, нелинейное поглощение света и эффект Керра способны вызвать значительное ослабление интенсивности, а такие драматические изменения распределения энергии в поперечном сечении луча в результате дефокусировки и самофокусировки луча. Поэтому они являются ключевыми в определении возможности прецизионной и высокопроизводительной лазерной микро- и наноообработки материалов. Во-вторых, будет проводиться моделирование изучаемых процессов.Третьим базовым направлением будут многопараметрические исследования взаимодействия ультракоротких лазерных импульсов с различными материалами (металлы, широкозонные диэлектрики, полупроводники). Это позволит оптимизировать режимы лазерной обработки методом абляции по скорости, эффективности и прецизионности. Акцент будет сделан при переходе к сверхвысоким (до 1МГц) частотам следования интенсивных лазерных импульсов, каждый из которых способен осуществить абляцию материала. Будет исследовано влияние длительности и временной формы (использование тандемных импульсов), длины волны излучения в диапазоне 266 нм-3 мкм.На базе проведенных фундаментальных исследований с использованием оптимизированных режимов обработки будут изготовлены прототипы различных элементов и изделий: металлические листы с матрицами высокоаспектных микроотверстий для авиастроения, элементы дифракционной оптики для ИК и терагерцового спектральных диапазонов, фокусаторы интенсивного ренгеновского излучения, фотонные кристаллы и метаматериалы с 2D и 3D структурой.