Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1. Экспериментально исследовано влияние остроты фокусировки с учетом самофокусировки на интерференцию эффектов вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) и фазовой самомодуляции (ФСМ) лазерных импульсов длительностью 0.3 пс и длиной волны 515 нм в кристалле BaWO4 длиной 8 мм. Максимальная эффективность ВКР-преобразования (~23%) в стоксовую компоненту сильнейшей моды ν1=925 см-1 получена с линзой с фокусным расстоянием 40 мм при смещении линейного фокуса в сторону задней грани кристалла. Показано, что увеличение эффективности при смещении линейного фокуса к задней грани было связано с увеличением расстояния между линейным и нелинейным фокусами излучения (увеличением эффективной длины нелинейного взаимодействия). 2. Исключительно высокая эффективность нестационарного ВКР лазерных импульсов длительностью 0.3 пс и длиной волны 515 нм в первую стоксовую компоненту, связанную со вторичной (низкочастотной и малоинтенсивной) колебательной модой ν2=330 см–1 экспериментально продемонстрирована в кристалле BaWO4. Этот эффект наблюдался в диапазоне энергий импульса накачки от ∼0.1 до ∼0.5 мкДж, при этом максимальная эффективность ВКР по энергии достигала ~35% при энергии накачки 0.2 мкДж. Сформулирован физический механизм, приводящий к столь высокой эффективности, который объясняется конструктивной интерференцией эффектов ВКР и ФСМ, причем последний связана с немгновенной ориентационной керровской нелинейностью в BWO. 3. Экспериментально в однопроходной схеме с фокусировкой накачки в объем образцов исследованы ВКР-активные кристаллы ортованадата кальция/стронция (Ca3(VO4)2 и Ca2.7Sr0.3(VO4)2) с целью определения перспективы применения этих материалов для преобразования спектра ультракоротких лазерных импульсов видимого диапазона. При накачке импульсами энергией 3 мкДж, длительностью 0.3 пс и длиной волны 515 нм в кристалле Ca2.7Sr0.3(VO4)2 длиной 1.3 см получено ВКР-преобразование в стоксовую компоненту основной ν1~850 см−1 моды кристалла с эффективностью по энергии до ~3.5%, при этом в спектре прошедшего излучения ее амплитуда достигала 1/3 от амплитуды излучения на длине волны накачки. В тех же условиях в кристалле Ca3(VO4)2 зарегистрировать ВКР не удалось. Показано, что обнаруженные различия объяснимы ослаблением накачки за счёт двухфотонного поглощения в этих кристаллах. 4. Необычное спектральное уширение чирпированного пикосекундного импульса титан-сапфирового лазера, распространяющегося вместе с широкополосным маломощным затравочным импульсом через кристалл BaWO4, было обнаружен и изучено. Анализ показал, что в условиях эксперимента фазовая самомодуляция не могла повлиять на спектр импульса. Обнаружено, что спектральное уширение импульса титан-сапфирового лазера было обусловлено четырехволновым смешением, которое приводило к усилению спектральных крыльев за счёт мощного излучения на центральной длине волны. Подобный эффект ранее наблюдался в оптических волокнах, но насколько нам известно, в кристаллах он продемонстрирован впервые. 5. Проведено сравнительное исследование эффективности ВКР преобразования чирпированных пикосекундных импульсов титан-сапфирового лазера в кристаллах BaWO4, SrMoO4, Ca3(VO4)2, Ca2.7Sr0.3(VO4)2. Порог ВКР генерации (эффективность ~1%) в кристаллах BaWO4 и SrMoO4 достигался при близкой энергии импульса накачки ~3 мДж, что обусловлено близким интегральный сечением комбинационного рассеяния этих материалов. Однако максимальная эффективность преобразования в кристалле SrMoO4, ~6%, оказалась в 2 раза выше, чем в кристалле BaWO4, что было обусловлено меньшим нелинейным поглощением в SrMoO4. Для достижения порога ВКР генерации в Ca3(VO4)2 потребовалось использование тандема кристаллов общей длиной 2.6 см. Полученные в ВКР кристалле SrMoO4 «двухцветные» (основная частота титан-сапфирового лазера и стоксовая ВКР компонента) были использованы для накачки нелинейного кристалла LiGaS2, в котором происходила генерация импульсов среднего ИК-диапазона методом генерации разностной частоты. Измерены энергетические и спектральные характеристики импульсов среднего ИК-диапазона в зависимости от интенсивности излучения накачки и угла фазового синхронизма. Энергия импульсов с длиной волны 11.4 мкм достигала 0.25 мкДж, что в 4 раза выше, чем ранее полученная с применением ВКР преобразователя на основе кристалла BaWO4.