​Ученые Томского политехнического университета в составе международного исследовательского коллектива создали экономичный фемтосекундный лазер, способный плавно перестраивать длину волны своего излучения во всем видимом диапазоне. Результаты этого исследования опубликованы в научном журнале "Photonics Research".

Генерация излучения на произвольной длине световой волны – фундаментальная задача современной фотоники. Известные решения этой задачи основаны на использовании нелинейных эффектов в оптических кристаллах и волокнах.

В статье для "Photonics Research" авторы показали, что можно легко организовать плавную перестройку длины волны у лазерного излучения, используя фотон-кристаллические волокна с переменным диаметром центрального канала световода.

По словам ученого, обычно лазеры излучают в узкой спектральной полосе, жестко заданной свойствами среды. И для получения красного или зеленого излучения приходится либо создавать новый лазер, либо использовать технологии конверсии имеющегося излучения. Эти технологии имеют фундаментальные ограничения по диапазону перестройки и минимальной интенсивности излучения на входе в преобразователь или сопряжены с возникновением мощных шумов.

"Нас интересовало решение, исключающее минусы известных подходов, и при этом простое и дешевое. Мы собрали волоконный лазер, генерирующий на выходе световые импульсы с центральной длиной волны 1.04 микрометров, длительность которых меняется от пикосекунды до 50 фемтосекунд. Излучение лазера заводилось в кусочек специально профилированного фотон-кристаллического волокна (ФКВ)", — рассказал доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Роман Егоров.

ФКВ – это специальный класс оптических волокон, центральная область которых (где и идет свет), окружена упорядоченной структурой пустотелых или заполненных специальным материалом микро-канальцев. Если центральный канал сделать сужающимся и правильно подобрать материал волокна, то спектр излучения на выходе будет очень сильно зависеть от длительности и интенсивности импульсов на входе.

Именно это обстоятельство и использовали авторы статьи. Меняя длительность и энергию импульсов на входе, они легко сумели управлять балансом нелинейных и дисперсионных процессов внутри волокон. По словам Романа Егорова, импульсы выходного излучения имели низкую зашумленность и легко перестраивались в диапазоне длин волн 420-600 нанометров – то есть, перекрывали почти весь видимый диапазон.

"Как известно, методы спектральной конверсии излучения очень энергозатратны. Мы же сразу вышли на КПД порядка 1-2%, хотя фокусировались не на энергетике, а на ширине диапазона перестройки. То есть, наш подход имеет потенциал для наращивания энергетической эффективности, как минимум, до уровня распространенных методов, но при этом лишен их фундаментальных недостатков", — считает Роман Егоров.

Плавная перестройка длины волны излучения на сегодня крайне востребована в лазерной микроскопии, например, для биоимиджинга, – метода, позволяющего наблюдать микроструктуру живой ткани с помощью флуоресцентных красителей, позволяющая увидеть гораздо более мелкие детали исследуемого объекта. При подсветке определенной длиной волны, начинается флуоресценция красителей. Но для этого нужно очень точно подстроить длину волны подсветки, чтоб попасть в спектр поглощения красителя. Поэтому так необходимо иметь лазер, который позволил бы подстраивать длину волны под конкретное вещество. Таким образом можно получить детализированную картину живой клетки, которую другим способом увидеть невозможно.

Развитие методов визуализации внутренних структур биологических объектов является одной из приоритетных задач как биологии, так и физики. Изучение биологических структур на микроскопическом уровне дает возможность раскрыть принципы и механизмы функционирования живых организмов. Область применения данных методов достаточно широка и включает такие актуальные направления, как эмбриология, нейробиология, онкология и многие другие

Источники

Российские ученые создали лазер-трансформер
Livekurs.ru, 07/05/2018
Российские ученые создали лазер-трансформер
РИА Новости, 07/05/2018
Российские ученые создали лазер-трансформер
Newsmir.info, 07/05/2018
Томские ученые создали экономичный лазер, способный изменять длину волн
ТАСС, 07/05/2018
Томские ученые создали изменяющийся лазер
РЕФ РФ (referatwork.ru), 07/05/2018
Сибирские физики создали лазер-хамелеон
Вести.ru, 07/05/2018
Томские ученые создали изменяющийся лазер
Официальный сайт Министерства образования и науки Российской Федерации (минобрнауки.рф), 07/05/2018
Хамелеон из пробирки
Российская газета, 08/05/2018
На струйном принтере напечатан новый тип голограмм, который защитит товары от подделок
Margust (gazeta-margust.ru), 08/05/2018
На струйном принтере напечатан новый тип голограмм, который защитит товары от подделок
Газета.Ru, 07/05/2018
Голограммы нового типа научились печатать на струйном принтере
Forexluks (forexluks.ru), 07/05/2018
"Нацарапанную" голограмму для защиты от подделок впервые напечатали на струйном принтере
Nanonewsnet.ru, 07/05/2018
Вернувшийся в Россию ученый создал уникальный материал
Новости@Rambler.ru, 07/05/2018
Вернувшийся в Россию ученый создал уникальный материал
Российская газета (rg.ru), 07/05/2018
Томские ученые создали экономичный лазер, способный изменять длину волн
Tomsk.4geo.ru, 08/05/2018
Сибирские физики создали лазер-хамелеон
Glob-news.ru, 08/05/2018
Сибирские физики создали лазер-хамелеон
livejournal.com, 08/05/2018
Сибирские физики создали лазер-хамелеон
ИА МАНГАЗЕЯ (mngz.ru), 08/05/2018
Сибирские физики создали лазер-хамелеон
33live.ru, 07/05/2018
Ученые ТПУ создали недорогой лазер, способный менять длину волны
РИА Томск (riatomsk.ru), 07/05/2018
Томские ученые создали экономичный лазер, способный изменять длину волн
VN (vigornews.ru), 07/05/2018
Томские ученые создали изменяющийся лазер
Наука и образование (edu.rin.ru), 07/05/2018
Сибирские физики создали лазер-хамелеон
The world news (theworldnews.net), 07/05/2018
Томские ученые создали изменяющийся лазер
Заря молодежи (gazetazm.ru), 07/05/2018
Томские ученые создали экономичный лазер, способный изменять длину волн
Новости@Rambler.ru, 07/05/2018
Хамелеон из пробирки. Вернувшийся в Россию ученый создал уникальный материал
Российский научный фонд (рнф.рф), 08/05/2018
На струйном принтере напечатан новый тип голограмм, который защитит товары от подделок
Российский научный фонд (rscf.ru), 08/05/2018
Хамелеон из пробирки. Вернувшийся в Россию ученый создал уникальный материал
Российская академия наук (ras.ru), 08/05/2018
Томские ученые создали изменяющийся лазер
БезФормата.Ru Подмосковье (podmoskovye.bezformata.ru), 13/05/2018
Томские ученые создали изменяющийся лазер
Открытая Дубна (open-dubna.ru), 13/05/2018
Ученые Томского политеха создали лазер-трансформер
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 14/05/2018
Сибирские физики создали лазер-хамелеон
123ru.net, 14/05/2018
Сибирские физики создали лазер-хамелеон
Russkievesti.ru, 14/05/2018
Сибирские физики создали лазер-хамелеон
Тайное.info (tainoe.info), 14/05/2018

Похожие новости

  • 07/10/2016

    В ТПУ разрабатывают устойчивые к воздействию радиации наноматериалы для ядерных реакторов

    ​Ученые Томского политехнического университета, университетов Чехии и Беларуси разрабатывают нанокомпозитные покрытия, устойчивые к радиационным воздействиям. Они могут использоваться в ядерных реакторах и космическом приборостроении.
    1411
  • 21/02/2018

    Ученые ТПУ предложили новый метод сравнения металлов

    ​Ученые Томского политехнического университета и их коллеги из Германии предложили новый метод сравнения металлов, который помогает более качественно и точно, чем все существующие сегодня технологии, определить, какой из них лучше подходит для создания сенсоров, используемых в поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии.
    209
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    620
  • 26/02/2018

    Ученые ТПУ разработают установки неразрушающего контроля

    ​Исследователи Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности Томского политехнического университета (ТПУ) разработают автоматическую линейку экспериментальных установок для завода антипомпажных клапанов Томского электро-механического завода (ТЭМЗ), который выпускает клапаны магистральных газопроводов ПАО "Газпром", сообщает в понедельник пресс-служба вуза.
    191
  • 24/08/2017

    Сибирские ученые разработали ботинки с навигационной системой

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Национального исследовательского Томского политехнического университета разработали пешеходную навигационную систему, которая сможет определять координаты пользователя в плотной городской застройке, лесных массивах и даже под землей, сообщила пресс-служба СФУ.
    637
  • 31/05/2017

    Неземная технология: что добывают в Томске «космические старатели»

    ​Создание космических технологий является драйвером развития человечества, уверены проректоры двух вузов - Томского государственного университета (ТГУ) и Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) - Константин Беляков и Роман Мещеряков.
    557
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1098
  • 09/09/2016

    Разработки томичей заинтересовали Airbus Safran Launchers

    ​Представители компании Airbus Safran Launchers - лидера европейской космической промышленности заинтересовались технологиями и наработками сибирских ученых, сообщает пресс-служба Томского государственного университета.
    1095
  • 10/12/2016

    По мнению экспертов, большие данные уже перешагнули границу научного мира

    ​В Томском политехническом университете работает первая международная школа по Big Data (большим данным). Ее участниками стали ведущие исследователи из России, Великобритании, США и Италии. Профессор Университета Генуи (Италия) Дарио Барберис и директор физического факультета университета Ланкастера (Великобритания), профессор Роджер Джонс поделились со Службой новостей мнением о роли больших данных в жизни современного человека.
    787
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    1284