Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Номер договора
14.W03.31.0008
Период реализации проекта
2017-2021

По данным на 01.11.2022

36
Количество специалистов
80
научных публикаций
7
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

В последние десятилетия оптические технологии получили мощнейший толчок в своем развитии и нашли широкое применение в различных областях техники и технологии – в энергетике, транспорте, здравоохранении, материаловедении, обработке материалов и, особенно, в информационных и телекоммуникационных технологиях. Революционная идея замены технологий микроэлектроники на технологии фотоники привела к созданию мощной телекоммуникационной и интернет-индустрии. Нелинейная нанофотоника использует подходы нелинейной оптики для полностью оптического управления потоков фотонов за счет нелинейной восприимчивости нанообъектов. Задачами, поставленными перед учеными лаборатории, являются исследование оптических размерных и нелинейных эффектов в отдельных нанообъектах, а также в новых фотонных материалах, обладающих аномальными оптическими нелинейностями, состоящих из организованных массивов таких нанообъектов и перспективных для интеграции фотоники и электроники.

Название проекта: Нелинейная и экстремальная нанофотоника

Цели и задачи
Направления исследований: Нелинейная и экстремальная нанофотоника

Цель проекта: Создание в МГУ новой лаборатории мирового уровня, обладающей кадровым потенциалом и необходимыми компетенциями для решения широкого спектра фундаментальных и ориентированных задач в области взаимодействия фемтосекундного лазерного излучения видимого и ближнего инфракрасного диапазона с наноструктурированными материалами

Практическое значение исследования

Научные результаты:

  1. Проведено исследование эффектов генерации третьей оптической гармоники в изготовленных образцах одиночных наночастиц непрямозонных полупроводников методами нелинейно-оптических измерений в случае как гауссовых, так и цилиндрических векторных пучков лазерного излучения накачки. Экспериментально продемонстрировано, что усиление нелинейно- оптического сигнала наблюдается в магнитном квадрупольном резонансе одиночной частицы при ее возбуждении азимутально- поляризованным векторным пучком излучения накачки и в электрическом квадрупольном резонансе в случае радиально- поляризованного векторного пучка. Получены изображения в обратной Фурье-плоскости методом поляриметрии параметров Стокса для выявления структуры распределения поляризации и интенсивности излучения генерации третьей оптической гармоники в одиночном субволновом нанообъекте.
  2. Получены временные зависимости модуляции коэффициентов отражения при измерении интегрального сигнала зонда (без монохроматора) для фотоннокристаллической структуры и для пленки золота на стекле. Обнаружено, что возбуждение таммовских плазмон-поляритонов приводит к усилению модуляции коэффициента отражения в 17 раз по сравнению с чистой пленкой золота.
  3. Проведены расчеты фактора Парселла и мощности насыщения люминесценции SiVцентров окраски в зависимости от размера алмазных частиц. Показано, что резонансы Ми в субмикронных алмазных частицах приводят к изменению скорости излучательных переходов центров окраски в несколько раз, что соответствует вариации времени жизни в единицы процентов. Зависимость мощности насыщения при непрерывной лазерной накачке от размера частицы имеет немонотонный характер, обусловленный возбуждением резонансов как на частоте накачки, так и на частоте люминесценции. Ожидаемый разброс мощности насыщения для алмазных частиц размером 200-400 нм составляет более пяти крат.
  4. Разработана, изготовлена и экспериментально исследована высокодобротная метаповерхность из аморфного германия, которая демонстрирует фотоиндуцированное преобразование частоты из-за меняющимхся в течение импульса параметров метаатомов. Методом накачки-зондирования показано изменение спектральных особенностей зондирующего пучка и его третьей оптической гармоники при отрицательных временах задержки. Продемонстрировано смещение в коротковолновую область на 10 нм и 40%-ное уширение спектра на сверхкоротких временах, практически полное подавление ТГ при положительных задержках.
  5. Разработана и реализована концепция микроразмерной схемы Отто для нормального угла падения при помощи полимерных микропризм, напечатанных на поверхности фотонных кристаллов методом двухфотонной литографии и имеющих субмикрометровый зазор между основанием и поверхностью фотонного кристалла. Показана возможность фокусировки блоховских поверхностных волн одновременно с их возбуждением с помощью призм с наклонной гранью в виде сектора конуса.
  6. Экспериментально обнаружено направленное возбуждение блоховских поверхностных волн с помощью нано- и микролазеров, представляющих собой кристаллические нано- и микроразмерные проволоки, а также микропластинки из галогенидных перовскитов CsPbBr3, помещенные на поверхность одномерного фотонного кристалла.
  7. Реализован новый метод обучения искусственной нейронной сети для задачи подбора параметров многослойных фотонных структур по заданному угловому спектру коэффициента отражения, состоящий в соединении нейронной сети с методом матриц распространения. Показана возможность применения обученной нейронной сети для разработки оптического аналогового дифференциатора.

Внедрение результатов исследования:

Получена серия патентов на изобретения на основе экспериментов, проведенных в лаборатории.

Образование и переподготовка кадров:

Защиты: 8 кандидатских диссертаций.

Стажировка сотрудников лаборатории в Католическом университете Лёвена (Бельгия), Университет Брешии (Италия), Университет Ганновера (Германия).

Совместно с Санкт-Петербургским национальным исследовательским университетом информационных технологий, механики и оптики была организована онлайн летняя школа по нанофотонике SLALOM: «School on Advanced Light-Emitting and Optical Materials» с 29 по 30 июня 2020 г.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Часть оборудования лаборатории и помещения входят в состав ЦКП МГУ «Технологии получения новых наноструктурированных материалов и их комплексное исследование».

Сотрудничество:

  • KU Leuven (Belgium), University of Brescia (Italy),  Friedrich Schiller University Jena (Germany), Australian National University (Australia): совместные исследования, стажировки членов лаборатории, совместныеипубликации.
  • Bangor University (UK), Sandia National Laboratories (United States), University of Technology Sydney (Australia): совместные исследования и публикации.
  • Объединенный Институт Высоких температур РАН, Московский физико-технический институт, Сколковский институт науки и технологий: совместные исследования и публикации.
  • Университет ИТМО: совместные исследования, организация совместных научных конференций и летних школ, совместные публикации.
  • Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта: совместные исследования, стажировки членов лаборатории, совместные публикации.

Скрыть Показать полностью
C. Hao, Z. Nie, H. Ye, H. Li, Y. Luo, R. Feng, X. Yu, F. Wen, Y. Zhang, C. Yu, et al.
Three-dimensional supercritical resolved light-induced magnetic holography. Science Adv., 3(10):e1701398, (2017).
A.Yu. Frolov, N. Verellen, J. Li, X. Zheng, H. Paddubrouskaya, D. Denkova, M.R. Shcherbakov, G. A.E. Vandenbosch, V.I. Panov, P. Van Dorpe, et al.
Near-field mapping of optical fabry–perot modes in all-dielectric nanoantennas. Nano Lett., 17(12):7629, (2017).
Z. Li, I. Kim, L. Zhang, M.Q. Mehmood, M.S. Anwar, M. Saleem, D. Lee, K.T. Nam, S. Zhang, B. Lukyanchuk, et al.
Dielectric meta-holograms enabled with dual magnetic resonances in visible light. ACS NANO, 11(9):9382, (2017).
K. Huang, F. Qin, H. Liu, H. Ye, C. Qiu, M. Hong, B. Luk’yanchuk, J. Teng
“Planar Diffractive Lenses: Fundamentals, Functionalities, and Applications”, Adv. Mater. 1704556 (2018).
K.V. Baryshnikova, D.A. Smirnova, B.S. Luk’yanchuk, Yu.S. Kivshar
"Optical Anapoles: Concepts and Applications", Adv. Opt. Mater. 1801350 (2019).
M. K. Kroychuk, A. S. Shorokhov, D. F. Yagudin, D. A. Shilkin, D. A. Smirnova, I. Volkovskaya, M. R. Shcherbakov, G. Shvets, A. A. Fedyanin
Enhanced Nonlinear Light Generation in Oligomers of Silicon Nanoparticles under Vector Beam Illumination, Nano Lett. 20, 3471 (2020)
K.R. Safronov, D.N. Gulkin, I.M. Antropov, K.A. Abrashitova, V.O. Bessonov, A.A. Fedyanin
«Multimode Interference of Bloch Surface Electromagnetic Waves», ACS NANO 14, 10428 (2020)
K.I. Okhlopkov, A.Zilli, A.Tognazzi, D.Rocco, L.Fagiani, E.Mafakheri, M.Bollani, M.Finazzi, M.Celebrano, M.R. Shcherbakov, C.De Angelis, A.A. Fedyanin
“Tailoring Third-Harmonic Diffraction Efficiency by Hybrid Modes in High-Q Metasurfaces”, Nano Lett., 21, 10438 (2021)
K. R. Safronov, V. O. Bessonov, D. V. Akhremenkov, M. A. Sirotin, M. N. Romodina, E. V. Lyubin, I. V. Soboleva, and Andrey A. Fedyanin.
Miniature Otto Prism Coupler for Integrated Photonics. Laser & Photonics Reviews 16, 2100542 (2022)
Медиа
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий (10)

Московский физико-технический институт (НИУ) - (МФТИ)

Физика

Долгопрудный

2024-2028

Лаборатория кристаллофотоники

Санкт-Петербургский государственный университет - (СПбГУ)

Физика

Санкт-Петербург

Стомпос Константинос

Греция

2022-2024

Лаборатория детекторов синхротронного излучения

Томский государственный университет (НИУ) - (ТГУ)

Физика

Томск

Шехтман Лев Исаевич

Россия

2022-2024