Эффект Тальбота в нелинейной фотонике: усиление нелинейно-оптических эффектов и пространственная модуляция световых пучков

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-12-00203

НазваниеЭффект Тальбота в нелинейной фотонике: усиление нелинейно-оптических эффектов и пространственная модуляция световых пучков

Руководитель Вьюнышев Андрей Михайлович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" , Красноярский край

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-302 - Когерентная и нелинейная оптика

Ключевые слова Эффект Тальбота, фазовый квазисинхронизм, генерация второй гармоники, пространственная модуляция света, орбитальный угловой момент, нелинейный фотонный кристалл, раманновская среда, индуцированные решетки, ультракороткие импульсы

Код ГРНТИ29.33.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В настоящее время большой интерес представляет разработка эффективных оптических компонент для создания интегральных устройств фотоники, предназначенных для преобразования спектральных и пространственных характеристик световых пучков. Разновидностью указанных устройств являются нелинейно-оптические преобразователи света. Одной из проблем, связанной с ними, является развитие методов эффективного преобразования частоты и контроля света на микроскопическом масштабе. Традиционно для этих целей используются как однородные анизотропные, так и пространственно-модулированные нелинейные среды. Однако, технологические факторы и физические свойства сред накладывают ряд ограничений на возможность реализации нелинейно-оптических процессов в них. Это приводит к сокращению ширины доступного спектрального диапазона и ограничению полосы непрерывной спектральной перестройки генерируемого излучения. Это особенно характерно для устройств интегральной оптики, в которых немаловажными факторами являются компактность и стабильность основных характеристик. Ограничение размеров компонент в устройствах интегральной оптики приводит к необходимости учета дифракционных явлений и, как правило, снижению степени их влияния на реализуемые оптические/нелинейно-оптические явления. В рамках проекта предлагается качественно иной подход для реализации нелинейно-оптических явлений, использующих эффекты дифракции в ближней зоне. Новые возможности для нелинейно-оптического преобразования света открывает эффект Тальбота, который заключается в дифракционном самовоспроизведении изображения периодической структуры в определенных плоскостях в ближнем поле. Периодическое пространственное распределение интенсивности, возникающее в результате эффекта Тальбота, может значительно преобразить процессы нелинейно-оптического преобразования частоты света и обеспечить высокую стабильность основных характеристик преобразователей нового типа, что открывает новые возможности для создания эффективных интегральных световых устройств с заданными характеристиками. Особенность эффекта Тальбота состоит в том, что посредством данного эффекта можно формировать изображения на расстояниях существенно меньших, чем в случае использования стандартных линз, что является несомненным преимуществом при разработке компонент интегральной фотоники. Поэтому, целью заявленного проекта является систематическое теоретическое и экспериментальное исследование комбинированного проявления эффекта Тальбота и нелинейно-оптических взаимодействий. Выполнение проекта приведет к развитию новых физических принципов нелинейно-оптического преобразования света в условиях эффекта Тальбота и основанной на данном эффекте пространственной модуляции генерируемых световых пучков, в том числе пучков с орбитальным угловым моментом. Будет предложен способ усиления изображений в плоскостях Тальбота, что может найти применении в фотолитографии. Полученные результаты будут способствовать развитию технологий создания электронной компонентной базы и энергоэффективных световых устройств, которые относятся к критическим технологиям Российской Федерации, утвержденным Указом Президента.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Вьюнышев А.М., Мысливец С.А., Фокин В.А., Волочаев М.Н., Смолярова Т.Е., Родионов Н.В., Зайцев А.И., Архипкин В.Г., Чиркин А.С. Dual wavelength Talbot self-imaging using facet patterned nonlinear crystals Optics Letters, 44, 15, 3761-3764 (год публикации - 2019)
10.1364/OL.44.003761

2. Архипкин В.Г., Мысливец С.А. Talbot effect based on a Raman-induced grating Physical Review A, 100, 6, 063835 (год публикации - 2019)
10.1103/PhysRevA.100.063835

3. Иконников Д.А., Вьюнышев А.М. Tailoring diffraction of light carrying orbital angular momenta Optics Letters, 45, 14, 3909 (год публикации - 2020)
10.1364/OL.389019

4. Иконников Д.А., Мысливец С.А., Волочаев М.Н., Архипкин В.Г., Вьюнышев А.М. Two-dimensional Talbot effect of the optical vortices and their spatial evolution Scientific Reports, 10, 20315 (год публикации - 2020)
10.1038/s41598-020-77418-y

5. Иконников Д.А., Мысливец С.А., Архипкин В.Г., Вьюнышев А.М. 3D Optical Vortex Lattices Annalen der Physik, 533, 2100114 (год публикации - 2021)
10.1002/andp.202100114

Публикации