Разработка методов формирования и диагностики микро- и наноструктурированных оптических элементов и создание фазово-поляризационных систем на основе фоторефрактивных и жидких кристаллов : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ; научный руководитель А.Л. Толстик

Abstract

Объектом исследования являлись схемы взаимодействия лазерного излучения c микро- и наноструктурированными средами, а также фазово-поляризационные характеристики световых пучков. Целью работы является разработка новых методов формирования и микро- и наноструктурированных оптических элементов, установление новых закономерностей когерентного и некогерентного преобразования гауссовых и сингулярных световых пучков в фоторефрактивных и жидких кристаллах, создание на их основе фазово-поляризационных систем для управления лазерным излучением. Основными методами работы являются: теория волновых процессов, методы математической физики, вычислительные методы, экспериментальные методы исследования взаимодействия лазерного излучения с веществом. В результате разработаны методы расчета распространения сверхкоротких лазерных импульсов в одномерных периодических и квазипериодических фотонных структурах и лазерного воздействия на металлические наноструктуры. Предложена теоретическая модель энергетических уровней в запрещенной зоне фоторефрактивных кристаллов силиката и титаната висмута, позволяющая описать динамику фотопроводимости и фотоиндуцированного поглощения. Определены условия преобразования топологического заряда и поляризации гауссовых, бесселевых и сингулярных световых пучков при их распространении в жидкокристаллических ячейках, включая поворот плоскости поляризации, преобразование линейной поляризации в круговую, а также одновременное преобразование топологического заряда бесселева пучка с изменением состояния его поляризации. Установлены основные закономерности поляризационного четырехволнового взаимодействия при записи сингулярных динамических голограмм и определена таблица состояний поляризации дифрагированной волны при различных поляризациях записывающих сингулярную голограмму волн. Созданы макеты электрически управляемых жидкокристаллических элементов, преобразующих топологический заряд и поляризацию бесселевых, гауссовых и сингулярных световых пучков. Научная новизна и практическая значимость исследований определяется разработкой новых методов формирования и диагностики микро- и наноструктурированных оптических элементов, установлением новые закономерности когерентного и некогерентного преобразования гауссовых, бесселевых и сингулярных световых пучков в средах с различными типами нелинейности, созданием на их основе фазово-поляризационных систем для управления лазерными пучками.