Лазерный тераваттный фемтосекундный комплекс (ЛТФК)

Наименование УНУ

Наименование Базовой организации

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН), 125412, г. Москва, ул. Ижорская, д.13, стр.2

Руководитель работ на УНУ

Агранат Михаил Борисович, заведующий отделом 1.2.3, д.ф.-м.н.

телефон: (495) 362-51-36

e-mail: agranat2004@mail.ru

Фактический адрес размещения УНУ

111116, г. Москва, ул. Красноказарменная, д.17А, здание ОИВТ РАН

Перечень основного оборудования УНУ

1. Генератор импульсного терагерцового излучения DSTMS, 2015 г. с частотой повторения 10 Гц (0.1 ТГц ÷5 Тгц,   0,7 ÷ 1.5 пс, E – до 100 МВ/см)

2. Измерительный комплекс для фемтосекундной лазерной системы. В состав входят: анализатор спектра, измерители мощности, визуализаторы излучения фирм 3Sigma, FieldMaster, Ocean Optics, Single-Shot Autocorrelator (SSA), 2007-2015 гг.

3. Лазерный комплекс ТФЛК-1 (1240 нм, 80 фс, 10 Гц, 1 ТВт), 2002 г.

4. Мультидиапазонный автокоррелятор COMET фирмы ООО «Авеста-Проект», 2007 г.

5. Установка ТФЛК-2. Фемтосекундная лазерная система (1240 нм, 80 фс, 100 Гц, 1,5 мДж.) фирмы ООО «Авеста-Проект», 2005 г.

6. Лазерный пинцет-скальпель (фемтосекундный)

Перечень применяемых методик

1. Интерферометрическая методика измерения микрорельефа поверхности

2. Методика фемтосекундной интерференционной микроскопии для исследования быстропротекающих процессов с субпикосекундным разрешением

3. Методика спектральной микроинтерферометрии для непрерывной регистрации движения поверхности в пикосекундном временном диапазоне с нанометрическим разрешением

4. Спектроскопия высокого разрешения слабых оптических сигналов видимого диапазона спектра

5. Электронно-оптическая регистрация оптических сигналов с пикосекундным временным разрешением

6. Интерферометрический метод измерения волнового профиля скорости и давления за фронтом лазерно-индуцированной ударной волны

7. Метод измерения динамического предела упругости, сдвиговой и объемной прочности вещества в пикосекундном временном интервале

8. Методика pump-probe с импульсом терагерцового излучения и фемтосекундным временным разрешением

9. Методика pump-probe с оптической микроскопией и фемтосекундным временным разрешением

10. Интерферометрическая методика формирования лазерных импульсов с различным временным профилем

11. Акустооптическое формирование и управление временным профилем лазерных импульсов

12. Генерация терагерцового излучения в нелинейных орагнических кристаллах в спектральном диапазоне 0.5-8 ТГц

13. Методика проведения исследований воздействия сверхкоротких импульсов терагерцового излучения на жизнеспособность и развитие клеточных культур.

14. Методика проведения исследований воздействия сверхкоротких импульсов терагерцового излучения на вещество.

Основные направления исследований

- проведение экспериментальных исследований экстремальных состояний вещества, неравновесных процессов, фазовых превращений, деформирования и разрушения, наноструктурирования материалов при воздействии ультракоротких лазерных импульсов ближнего и дальнего ИК диапазона (включая терагерцовый) на конденсированные среды;

- исследования свойств неидеальной плазмы твердотельной плотности, образующейся при воздействии мощных фемтосекундных лазерных импульсов (ФЛИ) на металлы;

- сжатие вещества до сверхвысоких давлений (до 10-100 Мбар) и диагностика короткоживущих экстремальных состояний вещества;

- генерация быстрых электронов и рентгеновское излучение, возникающие при образовании лазерной плазмы с помощью воздействия мощных фемтосекундных лазерных импульсов на металлические мишени и кластеры;

- динамика электрон-фононной релаксации, сверхбыстрые фазовые переходы в металлах и полупроводниках;

- исследование динамики деформации поверхности металлической мишени, гидродинамического расширения поверхностного слоя и движения откольного слоя под действием мощных ФЛИ, исследования высокоскоростной деформации свободной поверхности мишени при выходе ударной волны;

- разработка новых технологий наноструктурирования поверхности с помощью ФЛИ, прецизионных технологий обработки различных материалов, оптической клеточной микрохирургии и тканевой инженерии с помощью фемтосекундного лазерного «пинцета-скальпеля»;

- генерация импульсов терагерцового излучения (0,1-10 ТГц) с субпикосекундной длительностью, энергией до нескольких сотен микроджоулей и частотой повторения импульсов 10 Гц;

- проведение экспериментальных исследований свойств металлов, полупроводников и диэлектриков, находящихся под воздействием электрического поля терагерцового импульса

- исследования воздействия сверхкоротких лазерных импульсов (оптического и дальнего инфракрасного (терагерцового) спектра излучения на биологические объекты для разработки основ технологий в регенеративной и репродуктивной медицине.

Перечень выполняемых работ/оказываемых услуг

1. Проведение исследований ударно волновых явлений методами лазерной спектральной интерферометрии при повышенных ударных нагрузках (мегабарный диапазон) пикосекундной длительности в различных материала.

2. Проведение измерений отклика различных сред с фемтосекундным временным разрешением на воздействие терагерцевого излучения.

3. Проведение исследований взаимодействия с веществом субпикосекундных импульсов терагерцового излучения с частотой повторения 10 и 100Г.

4. Измерение прочностных свойств материалов при высокоскоростном деформировани.

5. Проведение исследований с помощью импульсов терагерцевого излучения с узким спектром и перестраиваемых по частоте параметры (ширина спектра от 30ГГц до 300 ГГц с центральной частотой от 0.5 до 4 ТГц).

6. Проведение исследований отклика различных сред с фемтосекундным временным разрешением на воздействие терагерцевого излучения.

7. Проведение исследований оптических и теплофизических свойств веществ в экстремальном состоянии с применением методов высокоскоростной интерференционной микроскопии, спектроскопии и электронно-оптической регистрации в пикосекундном диапазоне в видимой и ближней ИК области спектра.

8. Фемтосекундная обработка материалов. Cоздание различных морфологий поверхности с точностью до нескольких атомных слоев фемтосекундными лазерными импульсами для нужд наноэлектроники.

9. Разработка технологий для клеточной медицины с помощью лазерного фемтосекундного пинцета-скальпеля.

10. Исследования жизнеспособности и развития клеточных культур при воздействии сверхкоротких импульсов терагерцового излучения.

План работы УНУ на 2024 г.

1. Проведение экспериментальных исследований по взаимодействию интенсивных импульсов терагерцевого излучения с напряженностью электрического поля до 30 МВ/см с различными полупроводниками и диэлектриками.

2. Проведение расчетных и экспериментальных исследований по терагерцовой фотонике в интересах создания лазерного лабораторного комплекса.

3. Экспериментальные исследования свойств нанопленок металлов в поле мощных пикосекундных терагерцовых импульсов.

4. Проведение исследований и получение данных об основных закономерностях высокоскоростной деформации и разрушения металлов и сплавов, необходимые для расчетного прогнозирования взрывных и ударных воздействий на материалы и конструкции.

5. Проведение исследований и получение данных о деформировании, модификации и разрушения конструкционных металлов и сплавов под действием терагерцевых импульсов излучения.