Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излученияНИР

Light-dynamic phenomena in the processes of generation and propagation of coherent radiation

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
12 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа: 1. Разработана система алгоритмов, которая позволяет конструировать 1D, 2D и 3D решетки с внутренней симметрией самоподобия. При этом сохраняется возможность изменять общую конфигурацию решеток при сохранении внутреннего коэффициента скейлинга. В ходе исследования полей дифракции света на решетках и в турбулентных средах было установлено, что в картинах дифракции формируются фрактальные паттерны, коэффициенты скейлинга которых совпадают с внутренним коэффициентом скейлинга решеток или среды распространения. Этот факт дает возможность осуществлять идентификацию типов решеток и контроль за их качеством, используя просвечивание решеток оптическим излучением. Полученные результаты нашли отражение в двух вышедших в 2014г. из печати статей (2 статьи находятся в печати), а также в тезисах 8-ми научных конференций. 2. Особенности автомодуляционных режимов генерации проточного лазера изучались в различных оптических резонаторных системах. В неустойчивом резонаторе исследовано влияние интенсивности энергообмена между компонентами активной среды на режим хаотической генерации. Показана возможность развития хаотической генерации вследствие резонансного взаимодействия мод малых возмущений активной среды. В оптической системе генератор-усилитель пространственно-периодическое поле излучения в усилителе может быть причиной неустойчивости стационарной генерации. Установлен диапазон параметров системы, в котором возникающий в этом случае режим насыщенных автоколебаний может быть хаотическим. 3. Путем численного моделирования исследована интерференция широкополосных лазерных пучков. Установлено существование фазовой сингулярности медленной амплитуды функции взаимной когерентности двух широкополосных лазерных полей, которая приводит к появлению дислокаций в стационарной интерференционной картине, возникающей в области пересечения пучков. Изучены свойства винтовых дислокаций и их проявление в интерференционной картине. Результаты представлены на конференции "Фундаментальные проблемы оптики". 4. Полученные научные результаты нашли отражение в рабочих программах дисциплин, научно-исследовательской практики и научно-исследовательской работы, относящихся к обучению интегрированных бакалавров и магистров кафедры оптики, спектроскопии и физики наносистем, а также в 8 курсовых работах.
13 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа:
14 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа:
15 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа:
16 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа:
17 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа: Исследована динамика лазера с акустооптическим модулятором и ретро-рефлектором. Разработана модель твердотельного импульсно-периодического лазера с интерферометром Маха-Цандера в резонаторе. Результаты свидетельствуют о перспективности рассмотренных резонаторных схем при их практической реализации. Проведено численное моделирование процессов самоорганизации и эволюции дендритных структур, позволившее определить характер изменения фрактальной размерности Определены физических факторы, влияющие на пространственные спектры самоподобных объектов. Дано физическое объяснение высокой эффективности арт-терапии. Изучены процессы трансформации структуры волнового фронта в приемных трактах лазерных информационных систем. Разработано программноге обеспечение для обработки данных о волновом фронте волновых пучков в присутствии фазовых дислокакций. В рамках проблемы обращения волнового фронта исследованы функции взаимной когерентности двух широкополосных диспергированных лазерных спекл-полей. Дана оценка влияния на характеристики функций сингулярных эффектов. Полученные результаты нашли освещение в докладах на научных конференциях и в публикациях в ведущих научных журналах. Они также нашли отражение в рабочих программах дисциплин, научно-исследовательской практики и научно-исследовательской работы, относящихся к обучению интегрированных бакалавров и магистров кафедры оптики, спектроскопии и физики наносистем, а также в 2 выпускных квалификационных работах бакалавров и 2 магистерских диссертациях.
18 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа: Проведены теоретические исследования динамики генерации в волоконных гольмиевых лазерах, которые дали интерпретацию экспериментальным данным. Разработана расчетная модель волоконного лазера на висмутовых центрах. Получены данные о динамике кольцевого лазера с модуляцией добротности на акусто-оптическом модуляторе и двусторонним возбуждением волокна. Исследованы спектральные характеристик фракталоподобных аппроксимантов многослойных систем с вставками из метаматериалов с учетом их поглощения. Определены физические факторы, влияющих на самоподобие и устойчивость пространственных спектров фрактальных объектов. Изучены процессы трансформации структуры волнового фронта в приемных трактах лазерных информационных систем. Разработано и апробировано программное обеспечение для обработки важных в практическом отношении данных о волновом фронте в присутствии фазовых сингулярностей. Подготовлен и опубликован обзор о свойствах диффрактальных волновых пучков. Исследованы функции взаимной когерентности двух широкополосных диспергированных лазерных спекл-полей. Аналитически и методом численного моделирования определены свойства комплексной функции взаимной когерентности в области локального минимума ее модуля в зависимости от продольной координаты. Полученные результаты нашли освещение в докладах на научных конференциях и публикациях в ведущих научных журналах. Они также отражены в рабочих программах дисциплин, темах курсовых работ, научно-исследовательской практики и научно-исследовательской работы, относящихся к обучению интегрированных бакалавров и магистров кафедры оптики, спектроскопии и физики наносистем, а также в 4-х курсовых работах, 4-х выпускных квалификационных работах бакалавров и 1-й магистерской диссертации.
19 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа: Разработана расчетная модель, которая позволила получить новые данные об особенностях лазерной генерации при одновременной модуляции добротности и синхронизации мод в волоконных лазерах; предложены новые способы стабилизации частоты излучения полупроводниковых лазерных систем. Усовершенствованы алгоритмы для описания процессов спонтанного формирования фрактальных дендритных кластеров различной физической природы, позволившие осуществить систематизации их скейлинговых характеристик. Показана перспективность лазерных пучков с вихревой фазовой структурой для использования их в системах связи. Были установлены особенности возбуждения аналитических резонаторов лазерных диодных спектрометров, обусловленные быстрым изменением частоты источников излучения. Методом численного моделирования обнаружены признаки фрактальности излучения в системах с диспергированными лазерными пучками. Полученные научные результаты нашли применение при актуализации программ учебных дисциплин, читаемых для студентов-оптиков, модернизации задач кафедрального спецпрактикума, а также использованы в ходе выполнения курсовых и выпускных квалификационных работ студентов.
20 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа: На 20-ом этапе проекта нашла продолжение работа по исследованию и изучению возможностей использования когерентного излучения со сложной пространственно временной структурой. Работа велась по нескольким направлениям. Первое направление включало разработку расчетной модели, которая позволила получить новые данные об особенностях лазерной генерации при одновременной модуляции добротности и синхронизации мод в волоконных лазерах и оценить перспективы ряда новых способов стабилизации частоты излучения полупроводниковых лазерных систем. Второе направление было сориентировано на выяснение слабо отраженных в литературных источниках вопросов, касающихся распространению вихревых лазерных пучков в свободном пространстве и случайно-неоднородных средах. Особое внимание уделено изучению физических факторов, обеспечивающих их эффективное применение в оптических системах связи. Третье направление посвящено изучению свойств излучения в некоторых устройствах когерентной оптики. В частности, были рассмотрены фрактальные характеристики световых полей в системах с диспергированными пучками, использующихся для обращения волнового фронта, а также в аналитических резонаторах лазерных диодных спектрометров. Изучению фрактальных оптических свойств посвящен еще один раздел отчета, в котором на примере описания процессов формирования дендритных структур развита расчетная схема для оценки их скейлинговых параметров. Как и на предыдущих этапах выполнения проекта была проведена адаптация полученных научных результатов для использования в учебном процессе.
21 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа: На 21-ом этапе проекта продолжалась работа по исследованию и изучению возможностей использования когерентного излучения со сложной пространственно временной структурой. Работа велась по нескольким направлениям. Первое направление включало анализ структуры дислокаций волнового фронта когерентных световых пучков и их устойчивости при дифракционном распространении излучения. Он показал, что винтовые дислокации, полученные путем преобразования краевых сингулярных образований, демонстрируют наибольшую структурную устойчивость. Второе направление было сориентировано на разработку новых способов управления характеристиками генерации твердотельных и волоконных лазеров в режиме модуляции их излучения и определению физических факторов, влияющих на структуру пичкового излучения. На основе проведенных исследований теоретически показана и экспериментально подтверждена возможность управления характеристиками импульсно-периодической генерации с использованием поглощения внешнего резонансного излучения. Третье направление посвящено паттерному анализу фрактолоподобных систем. различной физической природы. С его использованием проведена оценка влияния геометрических особенностей задания исходных характеристик апериодических фрактальных систем на фурье-спектры их аппроксимантов. Она позволила разработать ряд рекомендаций по практической реализации дендритных структур. К четвертому направлению была отнесена группа междисциплинарных вопросов, относящихся к использованию представлений современной фрактальной оптики в офтальмологии и арт-терапии. Рассмотрение этих вопросов дало возможность объяснить факт эстетического воздействия на человека световых пучков с фрактальной структурой. Показано, что определяющую роль в восприятии такого рода пучков играет скейлинг пространственных спектров световых полей. Изучению информационных возможностей лазерной диодной спектроскопии посвящен посвящен еще один раздел отчета. Впервые были получены данные о возможном изменении контура Фойгта и ширины спктральной линии слабого поглощения исследуемой среды. Установлено, каким образом характеристики резонатора влияют на регистрируемые спектры. Как и на предыдущих этапах выполнения проекта, была проведена адаптация полученных научных результатов для использования в учебном процессе. Материал отчета позволяет сделать вывод о полном выполнении Технического задания на 21 этап проекта.
22 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа: 1. Предложена физическая модель, применимая для широкого круга лазеров. Для конкретных волоконных лазеров, в которых используется импульсно-периодическая генерация, рассмотрены новые способы управления характеристиками излучения, в том числе способы, предполагающие воздействие на активную среду управляющим оптическим излучением.Приводится экспериментальное подтверждение правильности теоретической модели. 2. Разработаны алгоритмы для формирования спеклоподобных световых структур с фрактальными пространственными спектрами и различной математической статистикой. Определены закономерности, определяющие изменения статистических и скейлинговых характеристик узконаправленных волновых пучков с фрактальной структурой при распространении в пространстве.Установлена устойчивость пространственных спектров в низкочастотной области. 3. Предложен новый алгоритм фрактального роста дендритных структур. Определены характеристики дендритных образований с использованием вейвлет и фурье анализов, а также фрактальной параметризации.Установлены закономерности, определяющие связь между структурными особенностями систем дендритного типа и их картинами дифракции. 4.Разработан инструментарий по практической реализации рассчитанных фрактальных структур. С использованием представлений о частотно селективных каналах передачи оптической информации дана интерпретация высокой эффективности фрактальной светотерапии в медицинской практике.
23 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Светодинамические явления в процессах генерации и распространения когерентного излучения
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".

Прикрепленные файлы

№ Имя Описание Имя файла Размер Добавлен
1. Короленко_Письма_в_ЖТФ.pdf Короленко_Письма_в_ЖТФ.pdf 379,7 КБ 8 декабря 2024 [korolenko]