Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
НовостиУниверситет ИТМО
2018-11-29
Физики Международного института Фотоники и оптоинформатики исследовали возникновение терагерцового излучения в жидкостях

Антон Цыпкин, к.ф.-м.н., руководитель лаборатории Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий
 
  Группа ученых из Университета ИТМО и Университета Рочестера, США исследовала, как возникает терагерцовое излучение в жидкости. Раньше возникновение такого излучения в жидкой среде считалось невозможным из-за высокого поглощения. Однако в новой работе ученые описали физическую природу этого явления и показали, что жидкостные источники излучения могут быть не менее эффективны, чем традиционные. Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters, Nov. 1, 2018. Причём, редакция журнала определила эту статью, как одну из лучших в журнале, и решила продвигать ее, как - избранную (статья отображается на главной странице журнала).
  Терагерцовое электромагнитное излучение хорошо проходит через множество материалов, кроме металлов и воды. Его широко используют в устройствах систем безопасности при поиске запрещенных препаратов и оружия, а также в биомедицинских исследованиях. Благодаря широкой сфере применения, большинство современных научных работ в области терагерцового излучения направлено на поиск новых, более стабильных, мощных и эффективных источников.
  Сейчас самыми распространенными источниками терагерцового излучения служат твердотельные материалы. Кроме того, существуют источники на основе лазерной фемтосекундной филаментации в воздухе и газах. При этом мощный лазерный пучок создает в газовой среде плазму, где происходит ионизация среды, а свободные электроны генерируют электромагнитное терагерцовое излучение. Раньше считалось, что сделать то же самое в жидкой среде нельзя из-за высокого поглощения. Но международная группа исследователей из Университета ИТМО и Университета Рочестера показала, что это не так. В новой работе ученые выяснили, что жидкость даже обладает рядом преимуществ перед другими источниками, например, газами.
  «До тех пор пока наш коллега Кси-Ченг Жанг не обнаружил терагерцовое излучение в жидкости, считалось, что это невозможно. Но мы показали, что по эффективности жидкостные источники могут приблизиться к твердотельным, которые сейчас считаются эталоном. Только жидкость при этом гораздо проще получить, чем кристалл. Кроме того, она выдерживает большую энергию накачки, что дает возможность получить более высокую энергию на выходе», – объясняет Антон Цыпкин, руководитель руководитель лаборатории Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО.
  Обычно излучение генерируется из-за выделения свободных возбужденных электронов при филаментации. Чем больше электронов удастся возбудить или ионизировать, тем сильнее будет терагерцовое излучение на выходе. Количество возбужденных электронов одной молекулы зависит от энергии ионизации: то есть энергии, потраченной на возбуждение или “накачку” среды. Разница необходимых энергий ионизации накачки в газе и жидкости невелика. Но при этом плотность молекул в жидкости гораздо выше, чем в газе. За счет этого сопоставимая энергия накачки позволяет возбудить гораздо больше электронов и сделать излучение сильней.

Оборудование для генерации терагерцового излучения в жидкости.

  В этой работе ученые исследовали, как направлено терагерцовое излучение, получаемое в жидкости. Чтобы исключить ошибки в данных, эксперименты проводились параллельно в двух университетах. Затем ученые сверяли независимо полученные результаты и вместе работали над теоретической моделью, чтобы их объяснить. В итоге им удалось составить и физически обосновать диаграммы направленности терагерцового излучения в жидкости, а также зависимость направления от угла, под которым жидкость сталкивается с излучением накачки. Эти результаты ученые планируют использовать в дальнейшей работе.
  «Существенным минусом жидкости остается большое поглощение. Однако мы планируем решить эту проблему, оптимизировав тип жидкости, форму струи, мощность излучения накачки и ряд других параметров. Мы хотим провести эксперименты, чтобы найти оптимальные параметры генерации излучения в разных жидкостях и разработать на основе этих данных теоретическую модель. Ее можно использовать при создании прототипа устройства, которое позволит получать разное терагерцовое излучение из жидкостей», – рассказывает Кси-Ченг Жанг, соруководитель Международного института «Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО, профессор Университета Рочестера (США).

Процесс филаментации и возникновения терагерцового излучения в жидкости.

Статья: Terahertz wave generation from liquid water films via laser-induced breakdown. Yiwen E, Qi Jin, Anton Tcypkin, and X.-C. Zhang. Appl. Phys. Lett. Nov. 1, 2018.

Редакция ITMO.NEWS, Центр научных коммуникаций, Анастасия Комарова.
 
2018-11-27
День открытых дверей факультета Фотоники и оптоинформатики!
  Уважаемые абитуриенты и родители, приглашаем вас на День открытых дверей факультета Фотоники и оптоинформатики.
  День открытых дверей факультета Фотоники и оптоинформатики состоится 7 декабря и будет проходить с 17-00 до 19-00 по адресу: В.О., Кадетская линия д.3, к.2.
  Сбор участников в 16-45
  На Дне открытых дверей вы узнаете, что такое:
«Оптические и квантовые технологии в коммуникациях».
«Фемтотехнологии фотоники и оптоинформатики».
«Биофизика».
  А также получите актуальную информацию о том, как поступить в Университет ИТМО на образовательные программы направления «Фотоника и оптоинформатика».

Подробная информация и регистрация на мероприятие 
 
Контакты
Андреева Наталья Владимировна: +7-911-975-58-48
2018-11-26
Мария Жукова - дипломант «XVI Всероссийского молодежного Самарского конкурса-конференции научных работ по оптике и лазерной физике».
 Мария Жукова, аспирант факультета Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО, завоевала диплом «XVI Всероссийского молодежного Самарского конкурса-конференции научных работ по оптике и лазерной физике».
 С 13 по17 ноября в Самарском филиале Физического института имени П. Н. Лебедева РАН проходил ежегодный «Всероссийский молодежный конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике». Конференция объединяет ведущих ученых, аспирантов и студентов, занимающихся фундаментальными и прикладными исследованиями по оптике, лазерной физике, нанотехнологиям и смежным вопросам. Целью конкурса–конференции является выявление и поощрение творческой активности талантливых молодых исследователей, содействие профессиональному росту молодежи, повышение престижа естественнонаучного и технического образования.
  Университет ИТМО на конференции представляла Мария Жукова, лауреат стипендии Президента РФ на 2018/2019 уч. год, аспирант факультета Фотоники и оптоинформатики. Мария имеет уже достаточно большой опыт научной деятельности и представления результатов своих исследований на различных конференциях, в том числе - международных. Свои первые серьёзные исследования она начала проводить в лаборатории «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий» еще, будучи студенткой бакалавриата. Сейчас Мария – полноправный сотрудник этой лаборатории. На конференции она выступила с устным докладом «Исследование возможности применения интеркалированного хлоридом железа (III) малослойного графена в терагерцовой спектроскопии с разрешением во времени». Этот доклад сделан на основе результатов работы, проводимой в международной лаборатории «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий» Университета ИТМО совместно с The University of Exeter (Эксетерским университетом, Англия) Надо отметить, что на мировой арене «Эксетер» входит в топ-100 университетов, занимая 93-её место по версии «The Times World University Ranking».
  В докладе были представлены результаты исследования интеркалированного хлоридом железа малослойного графена в видимом, инфракрасном и терагерцовом диапазонах частот. Были приведены расчеты, и оценка возможности его применения в терагерцовой спектроскопии с разрешением во времени. Данное исследование является актуальным для данной области науки и техники, так как позволяет решить проблему нехватки эффективных и компактных устройств для преобразования терагерцового излучения.
  По решению экспертной комиссии конференции работа Мария Жукова была отмечена Дипломом за интересный доклад.
 
Официальный сайт конференции
2018-11-15
Сотрудник лаборатории «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий», Семён Смирнов, стал призёром конкурса научной иллюстрации «Снимай науку для Википедии».

Фемтосекундная лазерная искра и формируемый ей суперконтинуум, расходящийся конусом от фемтосекундной лазерной искры. Автор: Семён Смирнов.
 
  С 15 июля по 2 октября 2018года «Викимедиа РУ» и телеканала «Наука» проводили конкурс научной иллюстрации «Снимай науку для Википедии».
  В октябре стали известны результаты конкурса. Семён Смирнов, сотрудник лаборатории «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий» Международного института «Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО вошёл в число призёров этого конкурса. Фотография Семёна заняла 2 место в номинации «Общая категория». В ходе очередного эксперимента Семён сделал фотографию, на которой запечатлел фемтосекундную лазерную искру и формируемый ей, расходящийся конусом, суперконтинуум.
  Конкурс «Снимай науку для Википедии» направлен на популяризацию науки и иллюстрирование статей Википедии, посвящённых науке, качественными и современными фотографиями и медиафайлами. В 2018 году конкурс проводился по пяти номинациям:
1. «Люди в науке» - фотографии учёных в их естественной среде обитания. Это могут быть как именитые доктора наук, так и совсем молодые исследователи, увлечённые экспериментом.
2. «Микроизображения» - снимки, полученные с помощью оптических, электронных, сканирующих или зондовых микроскопов.
3. «Нефотографические материалы» - помимо фотографий можно представить на конкурс аудио и видео, рисованные материалы и другие иллюстрации для научных и энциклопедических статей.
4. «Серии изображений» - от 2 до 10 кадров, объединённых общей тематикой. Могут быть представлены как одним общим, так и несколькими снимками.
5. «Общая категория» - научные иллюстрации, не попавшие в перечисленные категории.
  По регламенту конкурса для каждой из номинаций было предусмотрено по три призовых места.
  Научные интересы и работа Семёна Смирнова связаны с изучением терагерцового излучения, его генерацией и возможностями применения в различных областях. А в основу кандидатской диссертации, которую Семён с успехом защитил в 2017 году, легли его исследования поляризационных особенностей терагерцового излучения, генерируемого двухцветным фемтосекундным филаментом. Фотографию, которая стала лауреатом конкурса научной иллюстрации «Снимай науку для Википедии», Семён сделал в ходе одного из своих научных экспериментов по генерации суперконтинуума (когерентного источника белого света от видимого до ближнего ИК диапазонов). В эксперименте использовалась оптическая схема, на основе уникальной фемтосекундной лазерной системы на кристаллах титан-сапфира. Получаемое излучение нашло применение во многих областях научных исследований, среди которых наиболее актуальными являются: исследования свойств новых материалов, исследования свойств биологических тканей, исследования в области оптимизации систем передачи данных.
 
Сайт конкурса
2018-11-02
Учёные Международного института «Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО выступили с докладами на «SPIE Photonics Asia-2018».

Лауреат Нобелевской премии 2018 года по физике, профессор Gerard Mourou (Жерар Муру) на открытии конференции
 
  С 11 по 13 октября в городе Пекин (Китай) прошла крупнейшая международная конференция Азии по оптике и фотонике «SPIE Photonics Asia-2018».
  Общество SPIE – это профессиональное некоммерческое международное объединение учёных, инженеров и студентов в области оптики и фотоники. Оно было основано 1 июля 1955 года и официально называлось на английском языке «Society of Photographic Instrumentation Engineers». Затем, в 1964 году официальным названием общества стало – «Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE)».
  Общество SPIE объединяет сегодня свыше 18,7 тыс. членов из разных уголков земного шара. Миссия и видение SPIE - это сотрудничество с исследователями, преподавателями, студентами и промышленностью для продвижения исследований в области фотонных технологий для улучшения качества жизни человека. А одним из основных направлений работы SPIE является организация и спонсирование крупных технических форумов и выставок по всему Миру: в Северной Америке, Европе, Азии и южной части Тихого океана. Среди наиболее известных конференций: «SPIE Photonics West», «SPIE Photonics Europe», «SPIE Photonics Asia», «SPIE Optics + Photonics».
  Конференции «SPIE» являются важными событиями в жизни мирового научного сообщества и каждого, кто интересуется последними разработками и достижениями в области научной и индустриальной фотоники. Эти масштабные мероприятия покрывают наиболее важные направления фотонных технологий – от цифровой оптики до квантовых и аттосекундных технологий. Конференции служат уникальной платформой для ведения активного диалога между выдающимися учеными всего мира, площадкой научной коммуникации и обмена опытом посредством проведения пленарных заседаний, заслушивания выступлений приглашенных, устных и стендовых докладчиков. И, конечно, учитывая актуальность и значимость конференций «SPIE», Международный институт «Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО стремится быть их постоянным участником, и регулярно представляет на них работы своих ведущих учёных.
  Так, на конференции «SPIE Photonics Europe - 2018», которая проходила весной в г. Страсбург (Франция), Международный институт «Фотоники и оптоинформатики» представляли руководитель Международной лаборатории «Цифровой и изобразительной голографии» Николай Петров и аспирант Владимир Борисов.
 В конференции «SPIE Photonics Asia-2018» принимала участие группа учёных Международного Института «Фотоники и Оптоинформатики» во главе с его руководителем, ведущим профессором Сергеем Аркадьевичем Козловым. Свои научные работы на конференции представляли руководитель Международной лаборатории «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий» Антон Цыпкин и аспирант Максим Мельник.

Руководитель Международной лаборатории «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий» Антон Цыпкин
 
  Антон Цыпкин выступил на конференции с устным докладом «Pulse duration dependence of terahertz generation in water and ethanol mixtures» («Зависимость генерации излучения терагерцового диапазона от длительности импульса в водно-спиртовых смесях»), где представил теоретические измерения и численное моделирование генерации терагерцового излучения в зависимости от длительности оптических импульсов возбуждения. «Для определенной толщины струи имеется оптимальная длительность импульса, которая наиболее эффективно генерирует терагерцовое излучение. Чем больше толщина струи, тем более длительным должен быть оптический импульс. Показано, что оптимальные параметры зависят также от типа используемой жидкости. В данной работе выведена теория генерации терагерцового излучения в жидкостях, показан и описан эффект поглощения среды и коэффициента ионизации».
  Максим Мельник выступил на конференции со стендовым докладом «Features of few-cycle THz pulses nonlinear refraction» («Особенности нелинейного преломления терагерцовых импульсов из малого числа колебаний»). Максим представил исследование применимости метода определения нелинейного показателя преломления - Z-сканирования для оценки нелинейных свойств сред в ТГц диапазоне частот для импульсов в поле малопериодных волн. «В результате сравнения известной теоретической модели и численного моделирования метода Z-сканирования для импульсов различной длительности показано, что толщина исследуемой среды является определяющим фактором, накладывающим ограничения на применимость малопериодных импульсов для расчета нелинейного показателя преломления».

Научный руководитель Международного института «Фотоники и оптоинформатики», профессор Кси - Ченг Жанг и лауреат Нобелевской премии 2018 года по физике, профессор Gerard Mourou (Жерар Муру)
 
  Конференция «SPIE Photonics Asia – 2018» собрала небывалое количество участников (в Пекин приехало более 2000 человек) и стала, своего рода, уникальным событием для всего мирового научного сообщества, как по масштабу, так и по качеству представленных научных докладов. И особую значимость этому форуму придало то, что в нём принял участие и выступил с пленарным докладом лауреат Нобелевской премии 2018 года по физике, профессор Gerard Mourou (Жерар Муру).
  Для коллектива учёных Международного института «Фотоники и оптоинформатики», конференция «SPIE Photonics Asia – 2018», кроме того, имела и своё, особенное значение, и стала, можно, сказать знаковым событием. Суть в том, что оба руководителя Международного института «Фотоники и оптоинформатики» вошли в руководящий состав этой конференции. Профессор Сергей Козлов, был приглашён на конференцию в качестве члена программного комитета. А научный руководитель, профессор Кси – Ченг Жанг, работал на конференции в трёх ипостасях: в качестве члена исполнительного организационного комитета, председателя секции «Infrared, Millimeter-Wave, and Terahertz Technologies V», а также приглашённого спикера с докладом «Mission impossible: THz Aqueous Photonics», соавторами которого были и российские учёные Международного института «Фотоники и оптоинформатики». И очень важно отметить, что Антон Цыпкин, представлял на конференции приглашённый доклад, именно, также по материалам совместной с Кси – Ченг Жангом работы, как очередной результат успешной и эффективной коллаборации учёных Международного института «Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО и Института Оптики Университета Рочестера.
 
   1    2    3    4    5    Следующая
Design by Anton Alfimov         Powered by MagicTeam