Лазерний фемтосекундний комплекс

ЦККП “ЛФК” створено для проведення досліджень:

  • швидкоплинних процесів в часовому діапазоні n•10-15 ÷ 10-10 c;
  • властивостей речовини в умовах гранично високих світлових потоків Ізб~1013 Вт/см2
  • прецизійних метрологічних досліджень (“combe”-генератор)
  • розвитку сучасних лазерних технологій
  • проведення навчального процесу

Технічні характеристики:

  • мінімальна тривалість імпульсу 70×10-15 сек
  • максимальна енергія імпульсу 2,5 мДж
  • максимальна пікова потужність 2×1010 Вт
  • макс. густина потужності імпульсу в сфокусованому пучку 5×1014 Вт/см2
  • спектральний діапазон генерації 0,25 ÷ 10 мкм!
  • спектральна апаратура для діапазону 0,2 ÷ 1,7 мкм, роздільна здатність 0,1 нм
  • температурна область досліджень 1,7 ÷ 300 К

Програми:

  1. Нанорозмірні системи та нанотехнології Державна цільова науково-технічна програма «Нанотехнології і наноматеріали 2010-2014 р.»
  2. Цільова програма ДФФД по підтримці ЦККП “Лазерний фемтосекундний комплекс”
  3. Гранти УНТЦ (2006, 2008, 2012 р.), проекти цільових наукових програм НАН України та ДФФД
  4. Міждержавна програма НАН України – Туреччина (Стамбул, Бількент, 2014 – 2015 р.)

Основні напрямки роботи:

  1. Проведення досліджень, надання методичних послуг та навчання у напрямках:
    • кінетика плазмонів та екситонів в фемто- пікосекундному часовому інтервалі в наночастинках благородних металів, напівпровідників та функціональних органічних середовищ;
    • закономірності утворення, розповсюдження та взаємодії лазерних фемтосекундних філаментів в прозорих середовищах з керрівською нелінійністю;
    • наноструктурування поверхні тугоплавких металів та напівпровідників в полі фемтосекундних лазерних імпульсів;
  2. Розширення методичної бази фемтосекундного комплексу
    • Прецизійні лазерні технології мікрообробки оптичних конструкційних матеріалів.

Створені нами методики:

  1. Двохпроменева методика “збудження-зондування” для досліджень наведеного поглинання світла;
  2. Методика “керівського затвору” для часороздільних досліджень спектрів вторинного випромінювання світла з часовим розділенням 300 фс;
  3. Часороздільна оптична поляриметрія для фемто- пікосекундного часового інтервалу;
  4. Методика “Z-scan”;
  5. Методика по скороченню тривалості фемтосекундних збуджуючих імпульсів (від 140 до 65 фс);
  6. Методики для прецизійних технологій мікрообробки оптичних конструкційних матеріалів та створення елементів мікрооптики.

Приклади використання:

Методика “збудження-зондування”


динаміка розігріву і остигання електронного газу в наночастинках міді



динамічне поляризаційне розчеплення локалізованих плазмонів в наночастинках міді в полі потужних фемтосекундних імпульсів



polarization splitting of collective excitations



лазерна абляція в рідині



нелінійні властивості полімерних шарів та граток зі срібними наночастинками



фемтосекундна спектроскопія наведеного поглинання фотохромних молекул похідних діарилетенів



генерація другої гармоніки в нанорозмірних сферичних наночастинках штучного опалу



часороздільна фемтосекундна спектроскопія нових органічних барвників для флуорисцентної мікроскопії


Методика “керрівського затвору” для часороздільних досліджень спектрів вторинного випромінювання в фемто-, пікосекундному часовому інтервалі (ВФП)


дослідження процесу фотоізомеризації молекули азобензолу та енергетична діаграма протікання реакції



принципова схема лазерного фемтосекундного спектрометра для прецизійних часороздільних досліджень


Фемтосекундна часороздільна оптична поляриметрія (ВФП)


пряме спостереження просторово-часової трансформації фемтосекундного імпульсу при його розповсюдженні в прозорих середовищах



філамент-наслідок динамічного балансу між керрівським самофокусуванням і дефокусуванням в e-h плазмі



розповсюдження філаментованого імпульсу в прозорому діелектрику


Методика Z-scan


схема експериментальної установки за методикою z=scan


Скорочення тривалості фемтосекундного імпульсу методом філаментації (ВФП)


динаміка часової автолокалізації розділення фемтосекундного лазерного імпульса при філаментації в плавленому кварці



автокореляційні функції


Прикладні використання(ВФП)


формування ппс



мікро-раманівська спектроскопія



самозапис сталих філамент-індукованих світловодів в склоподібному As4Ge30S66



створення масивів мікролінз в хсн



створення мікролінз в хсн 65GeS22 25Ga2S3 10CsCl одним імпульсом фемтосекундного лазера

  1. I.V. Blonskyi, M.S. Brodin, A.P. Shpak, “Wide-band laser femtosecond complex and its potential for scientific research”, Ukr. J. Phys. Reviews 2006, Vol. 3, N 2, p.93-125
  2. Blonskyi I., Kadan V., Shpotyuk O., Iovu M., Korenyuk P., Dmitruk I. “Filament-induced self-written waveguides in glassy As4Ge30S66” Applied Physics B 2011, 104(4), 951-956.
  3. Smetanina, E. O. Kadan V. M., Blonskyi I. V., Kandidov V. P. “Dynamic lenses in femtosecond filament” Applied Physics B 2014, 116(3), 755-762.
  4. Blonskyi I., Kadan V., Dmitruk I., & Korenyuk P. “Cherenkov phase-matching in Raman-seeded four-wave mixing by a femtosecond Bessel beam” Applied Physics B 2012, 107(3), 649-652.
  5. Dmitruk I., Blonskyi I., Korenyuk P., Kadan V., Zubrilin M., Dmytruk A., Kotko A. “Optical recording in copper–silica nanocomposite” Applied Surface Science 2014, 302, 66-68.
  6. Zubrilin, N.G., & Dmitruk, I.M. “Manifestation of optical vortices on the surface of solids under irradiation with femtosecond laser pulses” Semiconductor physics quantum electronics & optoelectronics 2014, V.17,№ 2, 165-167.
  7. Y. Shynkarenko, A. Dmytruk, I. Dmitruk, I. Blonskyi, P. Korenyuk, C. Sönnichsen, A. Kotko, “Transient absorption of gold nanorods induced by femtosecond laser irradiation” Ukr. J. Phys. 2014, V.59, 331-335
  8. M.V. Vasnetsov, V.Yu. Bazhenov, I.N. Dmitruk, A.D. Kudryavtseva, N.V. Tcherniega, “Luminescence response of synthetic opal under femtosecond laser pumping”, Journal of Luminescence 2015 , V.166, Pages 233-237
  9. N.M. Kachalova, V.S. Voitsekhovich, A.M. Borodin, V.V. Khomenko, S.Yu. Pentegov, “Femtosecond supercontinuum characteristics control”, Optics and Spectroscopy 2011, Vol. 111, No. 4, pp. 593–59
  10. Brodyn M., Volkov V., Lyakhovetsky V., Rudenko V., Styopkin V. “Femtosecond optical nonlinearity of Au nanoparticles under their excitation in nonresonant relative to surface plasmon conditions.” Applied Physics B 2013, 111(4), 567-572.
  11. Bashmakova N.V., Shaydyuk Y.O., Przhonska O.V., Klishevich G.V., Melnyk V.I., Kachkovsky O.D., Bondar M.V. “Spectroscopic Study and Quantum Chemical Analysis of the Asymmetrical Cationic Polymethine Dye Versus Its Symmetrical Analogues” Molecular Crystals and Liquid Crystals 2014, 590(1), 199-212.
  12. Т.Н. Смирнова, Л.М. Кохтич, О.В. Сахно, И. Штумпе Универсальная голографическая композиция для формирования периодических структур полимер-наночастицы // 7-я международная конференция "ГОЛОЭКСПО-2010" (HOLOEXPO-2010), Москва, Россия, 28-30 сентября, 2010 г, ст. 120-121.
  13. N.V. Bashmakova, Ye.O. Shaydyuk, S.M. Levchenko, A.E. Masunov, O.V. Przhonska, J.L. Bricks, O.D. Kachkovsky, Yu.L. Slominsky, Yu.P. Piryatinski, K.D. Belfield, M.V. Bondar. Design and electronic structure of new styryl dye bases: Steady-state and time-resolved spectroscopic studies. J. Phys. Chem. A, 2014, 118, 4502-4509.