Лаборатория "Нелинейная оптика конденсированных сред"

СОТРУДНИКИ ОБОРУДОВАНИЕ ПУБЛИКАЦИИ ПАТЕНТЫ МЫ СОТРУДНИЧАЕМПРОЕКТЫ

Заведующий лабораторией – доктор физико-математических наук, профессор Перлин Евгений Юрьевич. Лаборатория «Нелинейная оптика конденсированных сред» (ЛаНОКС) представляет собой высокопрофессиональный научный коллектив, успешно ведущий научные и научно-прикладные исследования по широкому спектру проблем современной оптики, спектроскопии, физики взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом, когерентным и нелинейным оптическим процессам, фотоиндуцированному переносу энергии и заряда, искусственному интеллекту, устройствам преобразования световых потоков. В состав лаборатории наряду с руководителями групп – ведущими научными сотрудниками, каждым из которых получен целый ряд приоритетных научных или научно-технических результатов, входят более молодые, но достаточно опытные коллеги, молодые специалисты, в т.ч., молодые кандидаты наук, а также аспиранты и студенты старших курсов. Лаборатория создана в составе Центра «Информационные оптические технологии» в конце 2005 г. Её основу составили сотрудники ряда подразделений Государственного оптического института им. С.И. Вавилова, перешедшие на работу СПбГУ ИТМО. Одним из направлений работы ЛаНОКС является исследование оптических и фотоиндуцированных кинетических процессов, характеризуемых высокой степенью нелинейности (рук. – проф. Е.Ю. Перлин). Сотрудниками ЛаНОКС получен целый ряд приоритетных результатов по новым типам многофотонных переходов в твердотельных системах различной размерности, в т.ч., в квантовых наноструктурах. В последние годы в лаборатории НОКС исследован целый ряд принципиально новых высокоэффективных нелинейных процессов оптического возбуждения и сверхбыстрого оптического переключения за счет эффектов типа фотонной лавины, включающих поглощение примесной электронной системой или квантовой ямой одного или нескольких фотонов возбуждающего света с одновременной (в одном и том же элементарном акте квантового перехода) передачей энергии между электронами. Ряд пионерских результатов получен сотрудниками ЛаНОКС в области нелинейно-оптических поляризационных эффектов, в частности предсказан и детально исследован т.н. оптический эффект Фарадея в полупроводниках и наноструктурах, обусловленный межзонной нелинейностью либо флуктуациями спиновой плотности свободных электронов. Ряд важных работ выполнен сотрудниками ЛаНОКС по когерентным оптическим эффектам в объемных кристаллах и наноструктурах. Приоритетные результаты получены по фотоиндуцированному резонансу Фано. В последние годы удалось получить важные знания о роли перестройки электронного зонного спектра кристаллов в поле мощного лазерного излучения в предпробойной многофотонной генерации неравновесных носителей заряда в широкозонных диэлектриках и полупроводниках. К теоретическим работам по когерентным эффектам в твердых телах, описываемых трехзонными и многозонными моделями, тесно примыкают работы по механическому действию лазерного излучения на атомы, где используются трехуровневые или многоуровневые модели для описания актуальных когерентных процессов (рук. – в.н.с., д.ф.-м.н. Ю.В. Рождественский). Действующими сотрудниками ЛаНОКС проведены обширные исследования физических основ механизмов субдоплеровского охлаждения многоуровневых квантовых систем, предложен ряд эффективных расщепителей для волновых атомных пакетов, рассмотрены новые модификации механизма рамановского охлаждения существенно ниже однофотонного предела отдачи. В рамках этого направления в последние годы в НОКС активно ведется исследование процессов формирования нанокластеров с заданной геометрической конфигурацией в атомных ловушках, охлаждение ионов в ловушках при взаимодействии с холодными атомными ансамблями, исследования явления когерентного пленения населенностей в системах с полупроводниковыми квантовыми точками. Еще одним важным направлением работы ЛаНОКС является спектроскопическое исследование процессов переноса энергии и апконверсии в активированных редкоземельными ионами лазерных кристаллах с узким фонононным спектром (рук. – в.н.с. А.М. Ткачук). Эти фундаментальные работы имеют важное значение для практических приложений, поскольку дают возможность прогнозировать условия для создания инверсии населенности на новых потенциальных лазерных переходах. В результате работ группы сотрудников ЛаНОКС определены новые перспективные пути для расширения спектрального диапазона твердотельных лазеров с диодной накачкой как в видимую область и даже в УФ область, так и в актуальную для оптических коммуникационных систем область среднего ИК диапазона. Сотрудники ЛаНОКС успешно исследуют процессы ориентации молекул жидких кристаллов (ЖК) и разработывают оптически- и электроуправляемые пространственные ЖК модуляторы света. Отличительной особенностью таких устройств является возможность осуществления амплитудной и фазовой модуляции оптического сигнала в результате переориентации длинных осей молекул в электромагнитном поле без какого–либо механического перемещения отдельных частей устройства. В ЛаНОКС также подробно исследуются электрооптические процессы в ЖК устройствах. Особое внимание уделяется влиянию условий на границе раздела фаз твердое тело–жидкий кристалл на начальную ориентацию молекул ЖК и физические процессы при воздействии электромагнитных полей (рук. в.н.с. – Е.А. Коншина). На основе многолетних исследований в ЛаНОКС разработаны методики, позволяющие контролировать начальный угол наклона молекул ЖК, порог эффекта Фредерикса, фазовую задержку света в слое ЖК, дисперсию оптической анизотропии ЖК в ИК области, а также методики контроля динамики переключения ЖК в электрическом поле. Проводимые исследования оптически управляемых ЖК модуляторов направлены на повышение их дифракционной эффективности и пространственного разрешения и на изучение влияния на них асимметрии штриха записываемой голографической решетки. В ЛаНОКС были достигнуты рекордные значения дифракционной эффективности и пространственного разрешения (в 2009 г. получен Патент РФ на полезную модель). В последние годы в ЛаНОКС интенсивно изучаются пути повышения быстродействия электроуправляемых ЖК устройств, модулирующих оптический сигнал ближнего ИК диапазона для развития компонентной базы телекоммуникационных систем. Наиболее важной задачей при разработке таких компонентов является достижение микросекундного времени переключения. Многообразие электрооптических эффектов, характерное для жидких кристаллов, является хорошей основой для развития исследований в этой области. Основное внимание уделяется исследованиям двухчастотного эффекта в нематическом жидком кристалле, который позволяет управлять не только временем включения устройства, но и наиболее длительной стадией – процессом релаксации молекул ЖК. Работы, проводимые в направлении исследований ЖК устройств, предназначенных для систем телекоммуникации, проводятся при поддержке грантами президента РФ и ведущей научной школы под руководством В.Н. Васильева. В составе ЛаНОКС успешно работает группа, занимающаяся оптическими (голографическими) технологиямии искусственного интеллекта (рук. – в.н.с. А.В. Павлов). Исследования ведутся по фундаментальным проблемам, связанным с созданием голографических систем распознавания образов, работающих в реальном времени. Следует отметить проводимые этой группой работы в области искусственных нейронных сетей и нечетких систем. Многие проводимые в ЛаНОКС работы ведутся в сотрудничестве в другими лабораториями Университета, другими ВУЗами и НИИ города (СПбГПУ, ФТИ им. А.Ф. Иоффе), с зарубежными коллегами из Германии, Франции, США и других стран. Проводимые в ЛаНОКС исследования регулярно поддерживаются грантами Минобрнауки РФ, Российского фонда фундаментальных исследований, программами поддержки ведущих научных школ, международными грантами (INTAS, ISTC), программами поддержки молодых ученых и студентов (SPIE Scolarship). Результаты работы сотрудников ЛаНОКС постоянно публикуются в ведущих международных и отечественных научных журналах, регулярно докладываются на представительных международных и российских конференциях и семинарах. Сотрудниками ЛаНОКС получено большое число российских и международных патентов.

Большое внимание в ЛаНОКС уделяется работе с молодыми специалистами, студентами и аспирантами. Ряд сотрудников (Е.Ю. Перлин, А.В. Павлов, Е.А. Коншина, Л.П. Амосова) совмещает научную деятельность с преподавательской в качестве профессоров или доцентов кафедр ОФиСЕ и ФиОИ. В 2006-2008 гг. молодыми сотрудниками лаборатории успешно защищено 3 кандидатские диссертации (С.Э. Иванова, А.В. Иванов, Р.С. Левицкий), а также большое число бакалаврских работ и магистерских диссертаций. В составе ЛаНОКС постоянно работают (и получают заработную плату согласно штатному расписанию, а также за участие в тех или иных грантах или проектах) студенты и аспиранты.