WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 33 |

«ПРОГРАММА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРЕЗИДИУМА РАН № 13 ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ СВЕТОВЫЕ ПОЛЯ И ИХ ПРИЛОЖЕНИЯ ОТЧЕТ за 2013 г. Москва 2013 г. Утверждаю Президент Российской ...»

-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ПРОГРАММА

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРЕЗИДИУМА РАН № 13

«ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ СВЕТОВЫЕ ПОЛЯ

И ИХ ПРИЛОЖЕНИЯ»

ОТЧЕТ

за 2013 г.

Москва 2013 г.

"Утверждаю" Президент Российской академии наук академик В.Е. Фортов « » 2013 г.

Комплексная Программа фундаментальных исследований Президиума РАН № 13

«ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ СВЕТОВЫЕ ПОЛЯ

И ИХ ПРИЛОЖЕНИЯ»

ОТЧЕТ за 2013 г.

Координаторы Программы:

Директор

ИЛФ СО РАН

академик _ С.Н. Багаев Научный руководитель

ИПФ РАН

академик А.В. Гапонов-Грехов

ОТЧЕТ О ВЫПОЛНЕНИИ ПРОЕКТОВ

ПО ПРОГРАММЕ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРЕЗИДИУМА РАН

«ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ СВЕТОВЫЕ ПОЛЯ

И ИХ ПРИЛОЖЕНИЯ»

в 2013 ГОДУ

ВВЕДЕНИЕ

В 2013 г. продолжено выполнение программы "Экстремальные световые поля и их приложения " по 6 направлениям:

1. Мульти-петаватные и субэкзаваттные лазеры.

2. Субпетаваттные лазеры с высокой частотой повторения импульсов.

3. Лазерно-плазменное ускорение заряженных частиц до ультрарелятивистких энергий.

4. Физика и фундаментальные основы практических приложений взаимодействия сверхсильных оптических полей с веществом.

5. Ультрастабильные источники оптического излучения и высокопрецизионная фемто- и аттосекундная метрология.

6. Новые оптические материалы и элементная база для лазеров с экстремальными параметрами.

Программа включает 42 научных проекта, выполнявшихся в 19-ти институтах РАН: Институт прикладной физики РАН, Институт общей физики РАН, Физический институт РАН, Институт физики микроструктур РАН, Научный центр волоконной оптики РАН, Институт спектроскопии РАН, Институт кристаллографии РАН, Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники РАН, Объединенный институт высоких температур РАН, Институт химической физики РАН, Институт химии высокочистых веществ РАН, Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, Институт лазерной физики СО РАН, Институт сильноточной электроники СО РАН, Институт оптики атмосферы СО РАН, Институт ядерной физики СО РАН, Институт геологии и минералогии СО РАН, Институт электрофизики УрО РАН, Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН.

Важным аспектом программы является ее междисциплинарный характер, что обеспечивается участием институтов 3-х отделений РАН: Отделения физических наук, Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления и Отделения химии и наук о материалах. В выполнении проектов участвовали институты всех трех региональных отделений РАН.

В рамках направления "Мульти-петаватные и субэкзаваттные лазеры" в ИПФ РАН cоздано два сверхширокоапертурных лазерных усилителя со стрежнями из неодимового стекла апертурой 140 мм и 150 мм и длиной освечиваемой части 450 мм и 350 мм соответственно. Измерены профиль коэффициента усиления по слабому сигналу в зависимости от напряжения на лампах накачки, коэффициент усиления в режиме насыщения, поляризационные искажения излучения. Перспективность использования таких усилителей связана с возможностью увеличить энергию импульса более в два раза по сравнению с находящимися в эксплуатации усилителями с апертурой 100 мм, что открывает дорогу к созданию 5-ПВтного лазера.

В ИЛФ СО РАН разработана и создана фемтосекундная лазерная система с когерентным сложением оптических полей параметрически усиленных импульсов с энергией мДж. Реализованная в лазерной системе активная электронно-оптическая схема стабилизации режима когерентного сложения позволила сократить остаточный временной джиттер импульсов до 170 ас. При фокусировке такого лазерного излучения может быть достигнута интенсивность на уровне 1020 – 1021 Вт/см2, что на два – три порядка превышает релятивистский предел и открывает возможность постановки экспериментов по релятивистской оптике.

По направлению "Субпетаваттные лазеры с высокой частотой повторения импульсов" продолжалась разработка элементной базы высокоинтенсивных твердотельных лазерных систем на основе широкополосных параметрических усилителей, работающих с высокой частотой повторения. В ИПФ РАН разработан криогенный дисковый лазер с охлаждением протоком жидкого азота композитых Yb:YAG/YAG активных элементов, изготовленных по оригинальной технологии диффузионной сварки. Лазер состоит из стартовой части (0.2мДж), предварительного усилителя (5 мДж) и оконечного усилителя (120мДж) и работает с частотой повторения 500 Гц. В ИЛФ СО РАН экспериментально исследованы параметры предварительного усилителя пикосекундного излучения с выходной энергией ~1 мДж на длине волны 1030 нм с частотой 1 кГц. Разработана оптимальная оптическая схема каскадного многопроходного криогенного усилителя на лазерных керамиках Yb:YAG и Yb:Y2O3 с накачкой излучением киловаттных диодных лазеров.

В рамках работ по направлению "Лазерно-плазменное ускорение заряженных частиц до ультрарелятивистких энергий" в ИПФ РАН обнаружена генерация энергичных ионов при облучении пустого (не заполненного газом) диэлектрического капилляра фемтосекундным лазерным излучением с интенсивностью I = 1-2·1017 Вт/см2. При эффективной температуре основной массы ионов Te=3-4 МэВ имеется «хвост» горячих ионов с максимальной энергией, достигающей 1 ГэВ. Вероятным механизмом, приводящим к наблюдаемой высокоэнергичной части спектра ионов, может являться разлет плазмы, возникающей из стенок капилляра под действием интенсивного лазерного излучения. Малая примесь «тяжелых» ионов в этом случае может ускоряться до энергий, сопоставимых с наблюдаемыми в эксперименте. В ОИВТ РАН аналитически исследовано явление группировки электронов при захвате кильватерной волной, возбуждаемой лазерным импульсом в плазменном канале. Численным моделированием показана возможность ускорения электронных сгустков до энергии порядка ГэВ в кильватерной волне, генерируемой лазерным импульсом петаваттной мощности В рамках направления "Физика и фундаментальные основы практических приложений взаимодействия сверхсильных оптических полей с веществом" в ОИВТ РАН с помощью интерферометрической методики измерений с использованием фазово-модулированного диагностического импульса исследована статистика откольных явлений в субмикронных пленках алюминия и железа при рекордно высоких скоростях деформирования ~109 с-1. Структура пластической ударной волны дает основание предположить начало полиморфного перехода в железе при напряжениях выше 15 ГПа в диапазоне длительностей 10-1110-10 с. В ИОФ РАН, ИФТТ РАН экспериментально изучены откольные явления в мишенях из поли- и монокристаллического CVD алмаза. При скоростях деформирования вплоть до 4 107 с-1 получены новые данные о динамической механической прочности этих материалов. Впервые получены зависимости откольной прочности алмаза от скорости деформирования вплоть до 107 с-1. При отрицательных давлениях есть указания на переход алмаза в графит.



В ИПФ РАН, ИОФ РАН проведено комплексное теоретико-экспериментальное исследование распада плазменного филамента в воздухе, аргоне и азоте при различных давлениях ниже атмосферного. Показаны доминирующие механизмы распада плазмы при разных давлениях на временах задержки до 10 нс. Исследован процесс формирования плазменного канала, обнаружена оптическая анизотропия показателя преломления в канале при прохождении лазерного импульса, обнаружены ее особенности, которые связываются с эффектом Керра высоких порядков.

В ИХФ РАН отработаны методики получения генетически реконструированных эмбрионов млекопитающих методами фс лазерной нанохирургии и накоплена статистика по операциям с 1048 эмбрионами. Достигнут показатель ~90% развития эмбриона из слитых фс лазером 2-х бластомерных эмбрионов, до стадии «вылупляющийся» и «вылупившийся». Показана возможность управления пролиферативной активностью клеточных культур с помощью излучения фс лазера. Развита методика и выяснен механизм оптоперфорации биопленок и биомембран фс лазерными импульсами с помощью наночастиц и диэлектрических микрошариков, управляемых лазерным пинцетом. В ОИВТ РАН определены параметры лазерного излучения, влияющие на эффективность транспортировки в стволовые клетки внеклеточных веществ и их последующую жизнеспособность. Найден оптимальный режим оптоинъекции внеклеточных субстанций, при котором в более чем 60% случаев диагностируется успешная оптоинъекция красителя в клетки.

В рамках исследований по направлению "Ультрастабильные источники оптического излучения и высокопрецизионная фемто- и аттосекундная метрология" В ИЛФ СО РАН и ФИАН ведется разработка мобильных прецизионных фемтосекундных оптических часов на основе компактных фемтосекундных лазеров (волоконных эрбиевых и кристаллических иттербиевых) и малогабаритных оптических стандартов частоты для спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС.

Впервые в России создан мобильный фемтосекундный волоконный синтезатор оптических и радиочастот на основе волоконного эрбиевого лазера с использованием разработанного гибридного высоконелинейного волокна. Межмодовая частота 100 МГц, диапазон частот выходного сигнала 900 – 2100 нм в оптической области и 100 МГц – 5 ГГц в радиочастотной. Вносимая синтезатором нестабильность частоты - 4·10-18 за 1000 с. (ИЛФ СО РАН) Ведутся исследования по созданию оптического стандарта частоты на основе одиночного иона иттербия-171, не чувствительного к тепловому сдвигу. За отчетный период были отработаны принципы лазерного охлаждения, захвата и удержания одиночных ионов иттербия в радиочастотной ловушке с целью создания оптического стандарта частоты с относительной погрешностью менее 10-17. Впервые предложен метод подавления теплового сдвига частоты эталонного перехода в ионе Yb171. Продолжались работы по субдоплеровскому охлаждению атомов магния. Разработана новая компактная конструкция магнито-оптической ловушки (МОЛ) для атомов магния. Существенно увеличена разрешающая способность спектрометра на длине волны 457 нм, впервые в России зарегистрированы узкие резонансы Рамси в разнесенных по времени оптических полях. Спектральная ширина наблюдаемых резонансов Рамси составила величину ~ 500 Гц. (ИЛФ СО РАН) Экспериментально показано, что предельная стабильность частоты созданных малогабаритных моноблочных He-Ne/CH4 стандартов частоты соответствует значению (2-3)·10- (время усреднения 1с). Продемонстрирован захват ультрахолодных атомов тулия в дипольную ловушку и одномерную решетку, образованные лазерным пучком с длиной волны нм при мощности до 10 Вт (ФИАН).



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 33 |