Лаборатория нелинейной оптики

Нелинейные оптические волны в пространственно-неоднородных средах

Заведующий лабораторией д.ф.-м.н. профессор РАН Я.В. Карташов (Yaroslav.Kartashov@icfo.eu)

Приглашаются студенты, интересующиеся исследованиями нелинейных оптических волн в пространственно-неоднородных средах, пространственно-временных эффектов для излучения с высокой пиковой интенсивностью, солитонов и физикой топологических изоляторов. Вы получите возможность, при надлежащем усердии, построить успешную научную карьеру, работать над передовыми (как экспериментальными, так и теоретическими) проблемами современной нелинейной оптики в тесном взаимодействии с коллективами Института Спектроскопии и различных стран, иметь стабильную финансовую поддержку из различных грантов и публикации в наиболее престижных международных журналах.

Среди научных направлений лаборатории – физика нелинейных топологических изоляторов в оптических и оптоэлектронных системах. Топологические изоляторы и топологически защищенные краевые состояния в данный момент привлекают пристальное внимание в различных областях физики, включая физику конденсированного состояния и физику сплошных сред, акустику, теорию Бозе-Эйнштейновских конденсатов, а также оптику. Топологические изоляторы – это уникальные физические среды, характеризующиеся наличием полной запрещенной зоны в глубине материала, как у обычного изолятора, и в то же время поддерживающие волны, распространяющиеся на поверхности. Среди необычных свойств подобных краевых состояний можно выделить их однонаправленность (краевое состояние на данной границе может распространяться лишь в одном направлении) и невосприимчивость к рассеянию даже на сильных дефектах, благодаря топологическому характеру этих мод. Эти уникальные свойства делают топологические изоляторы весьма перспективными для различных приложений. В оптике, топологические изоляторы могут быть реализованы на основе геликоидальных массивов волноводов, путем экспериментального наблюдения прохождения света через дефект, без отражения.

В лаборатории проводятся передовые теоретические исследования в области нелинейных топологических изоляторов, рассматривается формирование топологических солитонов – нелинейных возбуждений, распространяющихся вдоль границы изолятора без искажений. Работа будет иметь наиболее важную экспериментальную составляющую и подразумевает использование и развитие в лаборатории уникальных технологий изготовления оптических топологических изоляторов с помощью лазерной записи массивов волноводов со сложными профилями показателя преломления в прозрачных нелинейных средах, таких как плавленый кварц или ниобат лития.

Рисунок. Сотовый массив геликоидальных волноводов, который может быть записан в плавленом кварце с помощью сфокусированных лазерных импульсов (a) и прохождение топологически защищенного краевого состояния через поверхностный дефект в виде отсутствующего волноводa (b-d).