Терагерцовое излучение с пространственно-временным супер-разрешением при фемтосекундной филаментации: генерация и управление

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 21-49-00023

НазваниеТерагерцовое излучение с пространственно-временным супер-разрешением при фемтосекундной филаментации: генерация и управление

Руководитель Косарева Ольга Григорьевна, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №52 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (NSFC)

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-302 - Корпускулярные, плазменные и лучевые источники для исследований и практики

Ключевые слова филаментация фемтосекундного лазерного излучения, терагерцовое излучение, терагерцовый волновод, субволновое разрешение, визуализация

Код ГРНТИ29.33.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Терагерцовое (ТГц) излучение, энергия кванта которого составляет единицы–десятки мэВ, представляется перспективным для неразрушающей диагностики биообъектов, полупроводниковых наноструктур и т.д. Однако большая, порядка 100 мкм, длина волны излучения в ТГц диапазоне обеспечивает визуализацию с практическим разрешением около 1 мм. Это является существенным препятствием в развитии технологий ТГц визуализации. Проект направлен на создание нового подхода в ТГц диагностике с субволновым супер-разрешением. Источником ТГц излучения будут плазменные каналы фемтосекундных филаментов в воздухе, что обеспечит спектральную ширину генерируемого импульса в несколько десятков ТГц и, соответственно, высокое временное разрешение. В данном проекте мы экспериментально и численно получим оптимальные конфигурации плазменных каналов филаментов для наилучшей направленности и локализации ТГц излучения на оси лазерного пучка. Сформированный таким образом направленный ТГц пучок будет сфокусирован в субволновое пятно диаметром единицы микрон и менее с помощью разработанного наноструктурированного фокусирующего элемента. Опыт российских команд МГУ имени М.В. Ломоносова и ФИАН им. П.Н. Лебедева по регуляризации множественной филаментации будет расширен на проблему формирования направленного ТГц пучка. Полученные результаты будут перенесены в группу университета Нанкай, где оптимальный ТГц пучок будет сфокусирован в пятно субволнового размера. Тем самым задача достижения супер-разрешения при визуализации ТГц излучением фемтосекундных филаментов будет полностью решена.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Шипило Д.Е., Николаева И.А., Пушкарёв Д.Е., Ризаев Г.Э., Мокроусова Д.В., Корибут А.В, Грудцын Я.В., Панов Н.А., Селезнёв Л.В., Лиу В., Ионин А.А., Косарева О.Г. Balance of emission from THz sources in DC-biased and unbiased filaments in air Optics Express, 29(25), 40687 (год публикации - 2021)
10.1364/OE.442534

2. Николаева И.А., Шипило Д.Е., Пушкарёв Д.Е., Ризаев Г.Э., Мокроусова Д.В., Корибут А.В, Грудцын Я.В., Панов Н.А., Селезнёв Л.В., Лиу В., Ионин А.А., Косарева О.Г. Flat-top THz directional diagram of a DC-biased filament Optics Letters, 46(21), 5497 (год публикации - 2021)
10.1364/OL.439901

3. Ризаев Г.Э., Пушкарёв Д.Е., Корибут А.В, Грудцын Я.В., Мокроусова Д.В., Савинов С.А., Митягин Ю.А., Селезнёв Л.В., Косарева О.Г., Ионин А.А. Transformation of the frequency-angular spectrum of THz emissions produced by a single-color laser filament under an external electrostatic field of various strength Laser Physics Letters, 18(11), 115401 (год публикации - 2021)
10.1088/1612-202X/ac2584

4. Го Х., Донг С., Ван Т., Чжан С., Чен Н., Инь Ф., Ван И., Чжан Л., Сунь Х., Лю Цз., Лю Цз., Шен Б., Косарева О.Г., Ленг Ю., Ли Р. Polarization dependent clamping intensity inside a femtosecond filament in air Chinese Optics Letters, 19(10), 103201 (год публикации - 2021)
10.3788/COL202119.103201

5. Жуан С., Ли С. Ян Т., Сунь Лу, Косарева О.Г., Гон Ч., Лю В. Graphene-Based Absorption–Transmission Multi-Functional Tunable THz Metamaterials MDPI, 13, 1239 (год публикации - 2022)
10.3390/mi13081239

6. Митина Е.В., Урюпина Д.С., Николаева И.А., Шипило Д.Е., Панов Н.А., Ушаков А.А., Волков Р.В., Косарева О.Г., Савельев А.Б. Enhanced forward THz yield from the long DC-biased femtosecond filament Optics and Laser Technology, 159, 108949 (год публикации - 2023)
10.1016/j.optlastec.2022.108949

7. Бабушкин И., Галан А.Х., де Андраде Х.Р.К., Хусаку А., Моралес Ф., Кречмар М., Наги Т., Вайчайтис В., Ши Л., Зубер Д., Берже Л., Скупин С., Николаева И.А., Панов Н.А., Шипило Д.Е., Косарева О.Г. All-optical attoclock for imaging tunnelling wavepackets Nature Physics, 18, 417–422 (год публикации - 2022)
10.1038/s41567-022-01505-2

8. Косарева О.Г., Шипило Д.Е., Николаева И.А., Пушкарев Д.В., Ризаев Г.Е., Мокроусова Д.В., Корибут А.В., Грудцын Ю.В., Панов Н.А., Селезнев Л.В., Шкуринов А.П., Ионин А.А. Terahertz generation from femtosecond plasma channels IEEE, 2022 International Conference Laser Optics (ICLO), pp. 01-01 (год публикации - 2022)
10.1109/ICLO54117.2022.9840091

9. Ризаев Г.Е., Селезнев Л.В., Мокроусова Д.В., Пушкарев Д.В., Ионин А.А. Terahertz emission pattern from a single-color filament plasma Optics Letters, Vol. 47, Issue 22, pp. 5917-5920 (год публикации - 2022)
10.1364/OL.476382

10. Жи Чианг Ю, Нан Чжан, Жианксин Ван, Зи Джи Дай, Чен Гон, Ли Линь, Лянь Джунь Гуо, Вей Вей Лиу 0.35% THz pulse conversion efficiency achieved by Ti:sapphire femtosecond laser filamentation in argon at 1 kHz repetition rate Opto-Electronic Advances, 2022, Vol. 5, No. 9, pages 210065-1-8 (год публикации - 2022)
10.29026/oea.2022.210065

11. Веивеи Лиу, Зелианг Жанг, Кианг Су, Кианг Xу, Ланйун Гуо, Жикианг Ю, Пенгфеи Ки, Косарева О.Г., Ченг Гонг Interdigitated photoconductive antenna-based two-color femtosecond laser filamentation THz time-domain spectral detection Optics Express, Vol. 30, Issue 11, pp. 18562-18570 (год публикации - 2022)
10.1364/OE.456194

12. Врублевская Н.Р., Шипило Д.Е., Николаева И.А., Панов Н.А., Косарева О.Г. Нелинейный отклик разреженных газов на ультрафиолетовый фемтосекундный импульс Письма в ЖЭТФ, Том 117, выпуск 6, стр. 400-405 (год публикации - 2023)
10.1134/S0021364023600301

13. Николаева И.А., Шипило Д.Е., Панов Н.А., Ризаев Г.Э., Пушкарев Д.В., Мокроусова Д.В., Селезнев Л.В., Джан Н., Лю В., Ионин А.А., Косарева О.Г. Terahertz beam with radial or orthogonal to laser polarization from single-color femtosecond filament Optics Express, Vol. 31, No. 25, pp 41406-41419 (год публикации - 2023)
10.1364/oe.502931

14. Ризаев Г.Э., Селезнев Л.В., Николаева И.А., Шипило Д.Е., Панов Н.А., Пушкарев Д.В., Мокроусова Д.В., Ионин А.А., Косарева О.Г. Observation of conical emission from DC-biased filament at 10 THz Optics Letters, Vol. 48, No. 12 / 15, pp 3147-3150 (год публикации - 2023)
10.1364/OL.488971

15. Ризаев Г.Э., Пушкарёв Д.В., Корибут А.В., Левусь М.В., Грудцын Я.В., Мокроусова Д.В., Селезнёв Л.В. Unimodal distribution of terahertz emission from single-color filament plasma Laser Physics Letters, Vol 20, 115401 (5pp) (год публикации - 2023)
10.1088/1612-202X/acf922

16. Мокроусова Д.В., Селезнёв Л.В., Пушкарёв Д.В., Ризаев Г.Э., Левусь М.В., Корибут А.В., Грудцын Я.В. Directivity Control of Terahertz Radiation from Single-Color Filament Plasma with Polypropylene Pipe Photonics, Vol 10, 443 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10040443

17. Ризаев Г.Э., Пушкарёв Д.В., Селезнёв Л.В. Spectrum of Terahertz Emission from Single-Color Filament Plasma under Different Laser Beam Focusing Photonics, Vol 10, 1161 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10101161

18. Пушкарев Д.В., Селезнев Л.В., Ризаев Г.Э., Корибут А.В., Левусь М.В., Грудцын Я.В., Мокроусова Д.В., Ионин А.А. Изменение диаграммы направленности терагерцовых импульсов, формируемых плазмой филамента в воздухе, с помощью квазиволноводного распространения Краткие сообщения по физике ФИАН, Vol 50 №6 pp 47-56 (год публикации - 2023)

19. Пушкарев Д.В., Ризаев Г.Э., Косарева О.Г., Селезнев Л.В. Управление угловой расходимостью терагерцового излучения, генерируемого при одноцветной филаментации, с помощью фазовых оптических элементов письма в ЖЭТФ, том 118, вып. 7, с. 502 – 505 (год публикации - 2023)
10.1134/S0021364023602786

20. Нань Чжан, Тинъюань Ван, Гуанхао Ли, Ланьцзюнь Го, Вэйвэй Лю, Цзыюань Ван, Гуанхуэй Ли и Юншэн Чен Detecting terahertz wave by microphone based on the photoacoustic effect in graphene foam Nanophotonics, 12(15), 3053–3067 (год публикации - 2023)
10.1515/nanoph-2023-0026

21. Ушаков А.А., Чижов П.А., Николаева И.А., Шипило Д.Е., Панов Н.А., Букин В.В., Мамаева К.А., Косарева О.Г., Гарнов С.В. Superposition of 2w and Electrostatic Field Induced Terahertz Waveforms in DC-Biased Two-Color Filament Applied Sciences, 11, 11888 (год публикации - 2021)
10.3390/app112411888

Публикации