Нелинейно-оптические свойства нанодисперсных сред на основе комплексов углеродных нанотрубок с фталоцианинами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Василевский Павел Николаевич

• Василевский Павел Николаевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Василевский Павел Николаевич

Введение

Глава 1. Нелинейно-оптические эффекты и свойства нанодисперсных сред

1.1 Нелинейно-оптические эффекты

1.1.1 Обратное насыщаемое поглощение

1.1.2 Многофотонное поглощение

1.1.3 Нелинейное преломление

1.1.4 Нелинейное рассеяние в нанодисперсных средах

1.2 Нелинейно-оптические свойства углеродных наноматериалов

1.3 Нелинейно-оптические свойства органических красителей

Выводы

Глава 2. Методология исследования оптических характеристик нанодисперсных сред и описание исследуемых сред

2.1 Метод определения линейных оптических свойств

2.2 Метод определения нелинейно-оптического поглощения нанодисперсных сред

2.2.1 Метод 2-сканирования

2.2.2 Метод с фиксированным положением образца

2.2.3 Метод определения длительности импульса

2.2.4 Определение свойств нелинейно-оптического поглощения при воздействии импульсного наносекундного излучения

2.3 Метод определения нелинейного показателя преломления в нанодисперсных средах

2.4 Методика приготовления нанодисперсных сред на основе углеродных нанотрубок и их комплексов с фталоцианинами

2.5 Структурные свойства углеродных нанотрубок и комплексов одностенных углеродных нанотрубок и фталоцианинов

2.6 Определение линейного поглощения и стабильности нанодисперсных сред на основе углеродных нанотрубок и комплексов ОУНТ и фталоцианинов

Выводы

Глава 3. Нелинейно-оптические свойства нанодисперсных сред на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок и фталоцианинов при воздействии квазинепрерывного фемтосекундного излучения

3.1 Экспериментальные стенды для исследования нелинейно-оптических свойств при воздействии квазинепрерывного фемтосекундного излучения

3.2 Определение нелинейного показателя преломления нанодисперсных сред на основе комплексов ОУНТ и фталоцианинов

3.3 Нелинейно-оптические свойства нанодисперсных сред основе ОУНТ и их комплексов с фталоцианинами при вертикальном расположении исследуемого образца

Выводы

Глава 4. Нелинейно-оптические свойства нанодисперсных сред на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок и фталоцианинов при воздействии импульсного наносекундного излучения

4.1 Экспериментальный стенд для определения нелинейно-оптических свойств нанодисперсных сред при воздействии импульсного наносекундного излучения

4.2 Определение нелинейно-оптических свойств методами Z-сканирования и фиксированного положения образца

4.2.1 Нанодисперсные среды на основе углеродных нанотрубок

4.2.2 Нанодисперсные среды на основе комплексов ОУНТ и фталоцианинов

Выводы

Заключение

Список сокращений

Список используемых источников

Приложение. Акты внедрения

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Нелинейно-оптические свойства нанодисперсных сред на основе комплексов углеродных нанотрубок с фталоцианинами»

Актуальность

Экспериментальное исследование нелинейно-оптических свойств нанодисперсных сред при воздействии импульсным и непрерывным лазерным излучением является актуальной задачей физики конденсированного состояния. Известно, что оптические параметры конденсированных сред (коэффициенты поглощения и рассеяния, а также показатель преломления) часто не являются постоянными величинами, а, кроме линейной составляющей, также имеют нелинейную составляющую, которая зависит от интенсивности падающего на

____Т"ч __и и

среду лазерного излучения. В таком случае важной задачей становится определение нелинейно-оптических параметров сред, таких как нелинейный показатель преломления, нелинейный коэффициент поглощения и нелинейный коэффициент рассеяния.

Нелинейно-оптические свойства конденсированных сред влияют на изменение параметров лазерного излучения, прошедшего через среду, таких как энергия и мощность лазерного излучения, пространственная форма лазерного луча, направление распространения изучения и т.д. В связи с этим, среды с нелинейно-оптическими свойствами находят применение в качестве нелинейно-оптических ограничителей для защиты от высокомощного лазерного излучения, нелинейно-оптических переключателей лазерного сигнала, пространственных модуляторах лазерного луча и т.д.

Проявление нелинейно-оптических эффектов в различных средах зависит от параметров воздействия лазерного излучения (непрерывное воздействие или воздействие одиночными импульсами, длительность лазерных импульсов, их энергия и т.п.), а также нелинейно-оптических свойств среды. Одними из наиболее перспективных объектов физики конденсированного состояния с значительным нелинейно-оптическим откликом являются тубулярные углеродные наноматериалы (углеродные нанотрубки), которые обладают однородным монотонным спектром линейного пропускания в диапазоне длин волн от видимого до ближнего инфракрасного излучения, а также обладают широкополосным нелинейно-оптическим откликом. Кроме того, углеродные нанотрубки могут быть функционализированы другими наночастицами для увеличения нелинейно -

оптических свойств. Также, нелинейное изменение пропускания сред при воздействии лазерного излучения присуще органическим средам, к которым относятся фталоцианиновые красители (фталоцианины). В связи с этим, настоящая работа посвящена исследованию нелинейно-оптических свойств нанодисперсных сред на основе углеродных нанотрубок и их комплексов с органическими красителями фталоцианинами при воздействии импульсного излучения с наносекундной длительностью импульса и квазинепрерывного (с частотой повторения импульсов ~ 80 МГц) излучения с импульсами фемтосекундной длительности.

Цель работы и задачи исследования

Целью диссертационной работы является определение нелинейно-оптических свойств нанодисперсных сред на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок с фталоцианинами при воздействии квазинепрерывного фемтосекундного лазерного излучения и одиночных лазерных импульсов с наносекундной длительностью.

Для достижения цели диссертационной работы были поставлены следующие задачи:

1. Разработка экспериментальных установок для изучения нелинейно-оптических свойств нанодисперсных сред на основе одностенных углеродных нанотрубок и их комплексов с фталоцианинами в воде, диметилформамиде (ДМФА) и диметилсульфоксиде (ДМСО) при воздействии квазинепрерывного фемтосекундного лазерного излучения и одиночных лазерных импульсов с наносекундной длительностью.

2. Экспериментальное исследование зависимости мощности излучения, прошедшего через нанодисперсные среды на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок с фталоцианинами, от мощности воздействующего квазинепрерывного фемтосекундного излучения.

3. Разработка метода определения нелинейного показателя преломления по результатам экспериментов при воздействии квазинепрерывного фемтосекундного излучения. Определение нелинейного показателя преломления нанодисперсных сред на основе комплексов углеродных нанотрубок с

фталоцианинами при воздействии квазинепрерывного фемтосекундного излучения с помощью полученных экспериментальных зависимостей.

4. Экспериментальное исследование изменения плотности энергии и длительности импульса лазерного излучения, прошедшего через нанодисперсные среды на основе углеродных нанотрубок и их комплексов с фталоцианинами, с использованием методик Z-сканирования и фиксированного положения образца при воздействии одиночных лазерных импульсов с наносекундной длительностью.

5. Определение нелинейного коэффициента поглощения и пороговой плотности энергии для нанодисперсных сред на основе углеродных нанотрубок и их комплексов с фталоцианинами при воздействии одиночных лазерных импульсов с наносекундной длительностью с помощью полученных экспериментальных зависимостей.

Научная новизна работы:

1. Впервые определены значения нелинейного показателя преломления нанодисперсных сред на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок с фосфазензамещенными фталоцианинами безметальными и цинковыми на длине волны 800 нм.

2. Впервые определены значения коэффициента нелинейного поглощения и пороговой плотности энергии нанодисперсных сред на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок с фосфазензамещенными фталоцианинами безметальными и цинковыми на длине волны 532 нм.

3. Установлено влияние нелинейного коэффициента поглощения и пороговой плотности энергии нанодисперсных сред на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок с безметальными фосфазензамещенными фталоцианинами на изменение длительности импульса лазерного излучения с 20 нс до 10 нс с последующим ростом до 28 нс при прохождении через нанодисперсную среду.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработанные экспериментальные установки позволяют определить значения нелинейного показателя преломления и нелинейного коэффициента

поглощения нанодисперсных сред на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок с фосфазензамещенными фталоцианинами безметальными и цинковыми при воздействии квазинепрерывного фемтосекундного лазерного излучения и одиночных лазерных импульсов с наносекундной длительностью.

2. Значения модуля нелинейного показателя преломления нанодисперсных сред на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок с фосфазензамещенными фталоцианинами безметальными и цинковыми на длине волны 800 нм составляют 0,18±0,01 и 0,19±0,01 см2/МВт в воде, 0,29±0,01 см2/МВт в ДМФА, 0,45±0,02 и 0,46±0,02 см2/МВт в ДМСО соответственно.

3. Коэффициент нелинейного поглощения нанодисперсных сред на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок с фосфазензамещенными фталоцианинами безметальными и цинковыми увеличивается на 28 и 36 % в воде, на 44 и 52 % в ДМФА, на 41 и 44 % в ДМСО по сравнению с нанодисперсными средами на основе одностенных углеродных нанотрубок на длине волны 532 нм.

4. Пороговая плотность энергии нанодисперсных сред на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок с фосфазензамещенными фталоцианинами безметальными и цинковыми снижается на 30 и 35 % в воде, на 47 и 53 % в ДМФА, на 34 и 45 % в ДМСО по сравнению с нанодисперсными средами на основе одностенных углеродных нанотрубок на длине волны 532 нм.

Научная и практическая значимость работы

1. Разработанные экспериментальные установки позволяют характеризовать нелинейно-оптические свойства нанодисперсных сред при воздействии квазинепрерывным фемтосекундным излучением и одиночными лазерными импульсами с наносекундной длительностью.

2. Предложенный метод определения нелинейного показателя преломления нанодисперсных сред может быть использован для выявления нелинейно-оптических свойств нанодисперсных сред при воздействии квазинепрерывным фемтосекундным излучением.

3. Результаты исследований нелинейно-оптических характеристик поглощения и преломления в нанодисперсных средах на основе комплексов одностенных углеродных нанотрубок с фталоцианинами могут быть использованы

при создании ограничителей интенсивности лазерного излучения для защиты светочувствительных детекторов оптических систем и органов зрения.

Обоснованность и достоверность полученных результатов

Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждается комплексным характером проведенных исследований и использованием апробированных экспериментальных методик. Экспериментальная часть выполнена на современном сертифицированном оборудовании. Надежность результатов также подтверждается воспроизводимостью полученных экспериментальных данных..

Личный вклад автора

Вклад автора состоял в разработке экспериментальных установок для определения нелинейно-оптических свойств нанодисперсных сред, в проведении исследований с помощью разработанных экспериментальных установок, в обработке экспериментальных данных, а также автор принимал непосредственное участие в подготовке публикаций по результатам выполненных работ.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах Института БМС НИУ «МИЭТ» и на Всероссийских и Международных конференциях «Микроэлектроника и информатика» (Россия, Зеленоград) (2018, 2019, 2020, 2022, 2023), ElConRus (Россия, Зеленоград) (2018, 2019, 2020, 2021), «Ломоносов» МГУ им. Ломоносова (Россия, Москва) (2018, 2022), ICLO (Россия, Санкт-Петербург) (2018, 2022), Saratov Fall Meeting (Россия, Саратов), RGC (Германия, Аахен) (2018), SpbOPEN (Россия, Санкт-Петербург) (2023).

Исследования, результаты которых составили основной материал диссертации, выполнялись в рамках проектов Минобрнауки России стипендии Президента РФ (СП-4003.2022.4), грантов ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2014-2020 годы» (14.578.21.0221, 14.578.21.0234), государственного задания (Проект FSMR-2024-0003), крупного научного проекта «Микроэлектронные технологии формирования мультимасштабных имплантируемых нейроинтерфейсов живых -

технических систем для управления передачей болевых сигналов в мозг» (Соглашение № 075-15-2024-555 от 25.04.2024 г.), государственного контракта № 20411.1950192501.11.003 от 29.12.2020 (идентификатор 17705596339200009540) Минпромторга России.

Публикации по теме диссертационной работы

По теме диссертации опубликовано 34 работы в научных журналах и сборниках конференций, среди них 5 статей в журналах из перечня ВАК по специальности 1.3.8. Получено 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ. Основные результаты диссертационного исследования представлены на 15 международных и всероссийских конференциях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, изложена на 149 страницах, включает 89 рисунков и 10 таблиц. Список литературы содержит 111 источников.

Глава 1. Нелинейно-оптические эффекты и свойства нанодисперсных сред

Нелинейно-оптическими средами называют среды, оптические характеристики которых, такие как коэффициенты поглощения и рассеяния, показатель преломления и т.п., помимо свойств среды, также зависят от интенсивности падающего на них светового потока [1]. Проявление таких нелинейно-оптических свойств приводит к изменения параметров лазерного излучения (энергия и длительность импульса [2], размер пучка [3], направление распространения [4] и т.п.) на выходе из нелинейно-оптической среды.

т~ч __и и

В различных нелинейно-оптических средах под воздействием высокоинтенсивного лазерного излучения могут проявляться различные нелинейно-оптические эффекты, которые в первую очередь связанны с возникновением многофотонных процессов, т.е. при одновременном поглощении нескольких фотонов, или с эффектами самовоздействия, которые приводят к изменению характеристик облучаемого вещества.

1.1 Нелинейно-оптические эффекты

1.1.1 Обратное насыщаемое поглощение

Переход от линейного поглощения лазерного излучения (при интенсивности света меньше определенного порога) к нелинейному (при высокой интенсивности) в нелинейно-оптических средах описывается с помощью моделей насыщаемого поглощения [5] или обратно насыщаемого поглощения (ОНП) [6]. Первая заключается в уменьшении коэффициента поглощения при высокой интенсивности света, так называемом «просветлением» среды. Механизм ОНП, как правило, проявляется в жидкостных нанодисперсных средах и материалах с органическими красителями и приводит к увеличения коэффициента поглощения, то есть «затемнению» образца [7].

Для описания механизма ОНП может использоваться пятиуровневая или трёхуровневые диаграммы Яблонского, которые описывают переход системы в возбужденное состояние (рисунок 1). Здесь уровень 1 - основной синглетный

уровень, уровни 2 и 3 - первый и второй возбуждённые синглетные уровни, уровни 4 и 5 - первый второй возбуждённые триплетные уровни [8].

Изменение интенсивности лазерного излучения для трёхуровневой диаграммы Яблонского определяется по формуле:

£ = -[NЧ + N К ~а1)] 10 , (!)

где 2 - пройденный путь, Ыт - полное число активных молекул на единицу площади в слое dz, N2 - населённость уровня 2, 1о - интенсивность падающего лазерного излучения, 01 - сечение поглощения в основном состоянии, 02 - сечение поглощения в возбуждённом состоянии.

Рисунок 1 - Диаграммы Яблонского: а) трёхуровневая, б) пятиуровневая.

В" __" /- и V-» /-ч

линейном случае, когда первый возбуждённый синглетный уровень 2 практически не заселен, в среде не наблюдается нелинейно-оптических эффектов, и поглощение происходит в сечении поглощения основного состояния 01 [9]. При дальнейшем воздействии лазерным излучением, когда первый синглетный уровень 2 становится полностью заселённым, система переходит в более высокое возбужденное состояние и поглощение квантов света происходит в сечении поглощения возбуждённого состояния 02. Важно, чтобы среда не успевала релаксировать в основное состояние, что определяется временем жизни возбужденного состояния.

Для нелинейно-оптических лимитеров высокоинтенсивного лазерного излучения необходимо выполнение соотношения:

01 > 1. а,

чтобы при увеличении падающей интенсивности наблюдалось «затемнение» среды, т.е. уменьшение оптического пропускания.

В этом случае, т.е. при низких значениях интенсивности падающего лазерного излучения, пропускание вещества Т определяется через сечение поглощения в основном состоянии а1 по формуле:

Т = 10"^, (3)

где Ь - величина оптического пути в образце. Когда вещество переходит в возбуждённое состояние, т.е. первый синглетный уровень 2 становится полностью заселённым, пропускание образца определяется через сечение поглощения 02:

Т = 10 ^2ыть. (4)

Пятиуровневая диаграмма Яблонского описывается с помощью системы уравнений [10]:

а (Мт - N2 - N - м4 - N) 1о | N4

дг Ну

дМ2 а(М - N - N - N - N5 ) 10

дг Ну

дМз _ а 2 -М210 М3

дт Ну тз '

дМ4 = азМ410 М4 | М2 | N5

дт Ну Т4 Т24 Т5

дМ5 _ аз ад М5

N

Ну

дт

(5)

Ну

где Ну - энергия фотона, N3, N4 и N5 - населённости второго синглетного, первого и второго триплетного уровней соответственно, Т24 - время интеркомбинационной конверсии (перехода на триплетный уровень с изменением спина). В этом случае интенсивности при прохождении через вещество будет изменяться по формуле: д1

дг

= -а1 (МТ " М2 " М3 " М4 " М5 ) 10 -а2М210 - М4^0 .

(6)

В пятиуровневой диаграмме Яблонского время перехода из первого триплетного уровня в основное синглетное состояние определяет максимальную

т

т

5

длительность импульса импульсного лазерного излучения, при которой среда будет эффективно ограничивать интенсивность данного импульса [11].

Эффект ОНП часто используется для ограничения высокоинтенсивного лазерного излучения и изучен в большом количестве различных материалах. Наиболее часто рассматриваются гомогенные дисперсные среды (как жидкие, так и твердые) с наночастицами, а также растворы карсителей. В работе [12] исследованы дисперсные среды на основе наночастиц серебра в деионизованной воде. Исследование выполенено с использованием фемтосекундных лазерных испульсов с длинами волн 800 и 400 нм. Показано, что размер используемых наночастиц оказывает сильное влияние на характер нелинейно-оптического взаимодействия. Уменьшение размера наночастиц серебра приводит к усилению ОНП и меньшей вероятности насыщающего поглощения, которые являются конкурирующими процессами.

Переход от насыщающего поглощения к ОНП также наблюдается в других дисперсиях на основе драгоценных металлов. Авторами [13] показаны эффекты насыщающего и обратно насыщающего поглощения в средах с золотыми наностержнями при воздействии фемтосекундными лазерными импульсами. Исследование выполнено с помощью методики 2-сканирования при облучении импульсами с длительностью 220 фс и частотой повторения 1 кГц. Определено время восстановления линейного пропускания порядка нескольких десятков пикосекунд после лазерного воздействия. Однако, переход от насыщающего поглощения к ОНП происходит при высоких интенсивностях лазерного излучения (порядка 7 ГВт/см2).

В работе [14] изучено взаимодействие дисперсных сред с наночастицами платины в К-винил-пирролидоне с одиночными лазерными импульсами наносекундной длительности с длиной волны 532 нм. Линейное пропускание исследованных сред составляло 70 %, что является допустимым уровнем для практического применения в области оптического ограничения света. Показан переход от от насыщающего поглощения к ОНП при достижении значения интенсивности лазерного излучения 2,4*1011 Вт/м2.

Дисперсные среды на основе графена также способны проявлять ОНП при плотностях энергии лазерного импульса порядка 10 мДж/см2 и выше [15]. Однако,

такие высокие плотности энергии также приводят к образованию термических неодноростей в среде, таких как микроплазма или микропузырьки растворителя, которые возникают вокруг наночастиц. Возникновение неоднородностей приводит к еще большему оптическому ограничению, однако, становится сложнее дифференцировать вклад каждого отдельного оптического эффекта в ограничение интенсивности излучения.

Растворы красителей также являются первспективными материалами для нелинейно-оптического ограничения света посредством обратно насыщаемого поглощения, так как их зонная структура может быть настроена благодаря структурными модификациям молекулы красителя [16]. Благодаря привязки донорных и акцепторных групп изменяется степень локализации п-электронов, что влияет на нелинейно-оптические свойства материала, такие как пороговая плотность энергии, рабочая длина волны возбуждения и т.д.

1.1.2 Многофотонное поглощение

При высоких значениях интенсивности лазерного излучения, возможно поглощение одним электроном сразу нескольких фотонов света вследствие высокой плотности фотонов. Этот процесс называется многофотонным поглощением [17]. Процесс многофотонного поглощения нужно разделять с рядом последовательных однофотонных процессов, так как в этом случае электрон сразу возбуждается до определённого возбуждённого синглетного состояния, минуя промежуточные уровни [18].

При однофотонном поглощении, интенсивность прошедшего лазерного излучения 1х определяется по закону Бугера-Ламберта-Бера [19]:

4 = V", (7)

где 1о - интенсивность падающего лазерного излучения, падающего на вещество, х -толщина слоя вещества, р - полный коэффициент поглощения, который в линейном случае равен линейному коэффициенту поглощения ао.

Частным случаем многофотонного поглощения является двухфотонное поглощение, т.е. одновременное поглощение электроном двух фотонов лазерного излучения с одинаковой энергией (вырожденный случай) или с разными энергиями

(невырожденный случай). Для описания процесса двухфотонного поглощения можно использовать трёхуровневую диаграмму Яблонского (рисунок 2) [20].

Рисунок 2 - Процесс двухфотонного поглощения: а) Невырожденный случай (Е\ Ф Е2), б) Вырожденный случай (Е\ = Е2)

При одновременном поглощении двух фотонов электрон переходит с основного синглетного уровня § на возбуждённый синглетный уровень £ Затем электрон релаксирует до возбуждённого синглетного уровня с наименьшей энергией путём внутренней конверсии (время перехода ~10-14 - 10-11 с). В трёхуровневой диаграмме Яблонского, не учитывающей переход на триплетные уровни с изменением спина, электрон может возвращаться в основное состояние § как безызлучательным путём за счёт вибрационной релаксации [21], переводом поглощенной энергии в тепловую энергию (время перехода ~10-14 - 10-11 с), так и путём излучения фотона за счёт возникновения флуоресценции [22] (время перехода ~10"9 - 10"7 с).

В случае двухфотонного поглощения, на общий коэффициент поглощения ц начинает влиять интенсивность падающего лазерного излучения I [23]:

I ) = а0 +р/, (8)

где в - коэффициент двухфотонного поглощения.

Для достижения двухфотонного поглощения требуются высокие значения интенсивности лазерного излучения, поэтому двухфотонное поглощение, как правило, проявляется при воздействии фемтосекундными лазерными импульсами. В работе [24] исследованы тонкие пленки сульфидов вольфрами и молибдена в

видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. Толщина исследованных пленок составляла ~10 нм. Получено проявление двухфотонного поглощения, которое, однако, приводит к слабому снижению нормированного пропускания (до уровня 0,95) и слабому нелинейно-оптическому ограничению.

В работе [25] показано возникновение эффекта двухфотонного поглощения в водной дисперсии гексагонального оксида железа (III) Fe2Ö3. При низких значениях энергии лазерного излучения (3 мкДж, длина волны 532 нм, длительность импульса 5 нс), в дисперсии наблюдался небольшой эффект просветления вследствие проявления насыщения поглощения. Однако, при увеличении энергии падающего излучения до 100 мкДж происходил переход с насыщаемого поглощения к двухфотонному поглощению и дисперсия проявляла лимитирующие свойства.

1.1.3 Нелинейное преломление

Явление нелинейной рефракции заключается в изменении нелинейно-оптической средой коэффициента преломления n вследствие воздействия высокоинтенсивного лазерного излучения [26]. Под действием лазерного излучения в таких средах возникают эффекты самовоздействия, связанные со возникновением вклада нелинейных восприимчивостей и соответствующей нелинейной поляризации вещества.

Для кубично--нелинейных сред, т.е. сред, для которых значение квадратичной нелинейной восприимчивости Х2 = 0, диэлектрическая проницаемость еполн будет определяться как [27]:

где е - линейная диэлектрическая проницаемость, 82 - нелинейная диэлектрическая проницаемость. В этом случае, линейная составляющая коэффициента преломления по будет связана с действительной частью линейной диэлектрической проницаемости 8, а нелинейная Пп1т - с действительной частью нелинейной диэлектрической проницаемости 82 соответственно.

гр и и с»

Тогда, показатель преломления кубично-нелинейной оптической среды п будет определяться как [28]:

(10)

П = = ^ + Е = п + Е = п0 + ' (11)

2у £ 2п0

где, для сред с магнитной проницаемостью ~1, линейный показатель преломления:

По =л/£ . (12)

Явление нелинейной, или самоиндуцированной, рефракции связано с проявлением дисперсией явлений самофокусировки [29] и самодефокусировки пучка [30]. При прохождении через нелинейную среду высокоинтенсивного лазерного излучения (рисунок 3), коэффициент преломления области, занятой пучком, изменяется и изменяются фазовые фронты распространения светового потока (пунктирная линия) и ход лучей в среде (стрелки).

Рисунок 3 - Распространение высокоинтенсивного лазерного излучения в среде с нелинейным коэффициентом преломления

Ши и и и 1

проявление нелинейно-оптической средой явлений самофокусировки или самодефокусировки влияет значение нелинейного коэффициента преломления ПпИп (рисунок 4). При низких значениях интенсивности лазерного излучения, т.е. в отсутствие нелинейной рефракции, световой луч расходится в оптической среде под действием дифракции (кривая 1). При увеличении интенсивности, в общий коэффициент преломления начинает вносить вклад нелинейная составляющая.

Рисунок 4 - Изменение ширины пучка в нелинейно-оптической среде

В случае, если ПпИп < 0, среда будет дефокусировать лазерный пучок, тем самым будет увеличиваться ширина пучка а (кривая 2). Если ПпИп > 0, в среде будет наблюдаться явление самофокусировки. При этом, в определённый момент влияние дифракции будет полностью компенсировано фокусировкой пучка в образце, и будет наблюдаться явление самоканализации, т.е. распространение пучка без расходимости. Явление самоканализации [31] наблюдается при критической мощности лазерного излучения Ркр, которую можно определить:

3,77^2

Р =■

кр

8™оПпНп

(13)

где X - длина волны.

При превышении мощности лазерного излучения критической мощности, среда начинает выступать в качестве собирающей линзы, при этом фокусное расстояние г/ такой самоиндуцированной линзы будет зависит от интенсивности лазерного излучения и определяться как:

2 Г =

ао I по

2 V ПпНп1

(14)

Расширение пространственной формы луча вследствие самодефокусировки может использовано для оптического ограничения интенсивности лазерного излучения. Изменение формы луча вследствие изменения показателя преломления может возникать как за счет нелинейно-оптических эффектов Поккельса или Керра, так и вследствие тепловых нелинейностей. Дисперсные среды на основе сульфида

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Василевский Павел Николаевич, 2024 год

Список используемых источников

1. Braunstein R. Nonlinear optical effects // Physical Review. - 1962. - Vol. 125. - N. 2. - P. 475.

2. Sun Y. P. et al. Nanomaterials as optical limiters // Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials. - 2000. - Vol. 9. - N. 04. - P. 481-503.

3. Shen Y. Self-focusing: experimental // Progress in quantum electronics. -1975. - Vol. 4. - P. 1-34.

4. Султанов А. Х., Виноградова И. Л., Салихов А. И. Нелинейный волоконно-оптический переключатель (NOS) // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2008. - Т. 10. - №. 1. - C. 205-217.

5. Wang G., Baker-Murray A. A., Blau W. J. Saturable absorption in 2D nanomaterials and related photonic devices // Laser & Photonics Reviews. - 2019. - Vol. 13. - N. 7. - P. 1800282.

6. Tutt L.W., McCahon S.W. Reverse saturable absorption in metal cluster compounds // Optics Letters. - 1990. - Vol. 15. - N. 12. - P. 700-702.

7. Mishra S. R., Rawat H. S., Mehendale S. C. Reverse saturable absorption and optical limiting in C 60 solution in the near-infrared // Applied physics letters. - 1997. -Vol. 71. - N. 1. - P. 46-48.

8. De Boni L., Rezende D. C. J., Mendon5a C. R. Reverse saturable absorption dynamics in indocyanine green // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. - 2007. - Vol. 190. - N. 1. - P. 41-44.

9. Li C. et al. Dynamic and steady-state behaviors of reverse saturable absorption in metallophthalocyanine // Physical Review A. - 1994. - Vol. 49. - N. 2. - P. 1149.

10. Tutt L.W., Boggess T.F. A review of optical limiting mechanisms and devices using organics, fullerenes, semiconductors and other materials // Progress in Quantum Electronics. - 1993. - Vol. 17. - N. 4. - P. 299-338.

11. Белоусова И.М., Миронова Н.Г., Юрьев М.С. Теоретическое исследование зависимости ослабления импульсного лазерного излучения фуллеренсодержащими растворами от длительности импульса // Оптика и спектроскопия. - 2001. - Т. 91. - №. 5. - С. 874-879.

12. Maurya S. K. et al. Effect of size on the saturable absorption and reverse saturable absorption in silver nanoparticle and ultrafast dynamics at 400 nm // Journal of Nanomaterials. - 2019. - Vol. 2019. - N. 1. - P. 9686913.

13. Elim H. I. et al. Observation of saturable and reverse-saturable absorption at longitudinal surface plasmon resonance in gold nanorods // Applied physics letters. - 2006.

- Vol. 88. - N. 8. - P. 083107.

14. Gao Y. et al. Saturable absorption and reverse saturable absorption in platinum nanoparticles // Optics communications. - 2005. - Vol. 251. - N. 4-6. - P. 429433.

15. Lim G. K. et al. Giant broadband nonlinear optical absorption response in dispersed graphene single sheets // Nature photonics. - 2011. - Vol. 5. - N. 9. - P. 554560.

16. Habeeba A. A. U. et al. Nonlinear optical studies of conjugated organic dyes for optical limiting applications // Journal of Molecular Structure. - 2021. - Vol. 1240. -P. 130559.

17. Lancry M., Poumellec B. UV laser processing and multiphoton absorption processes in optical telecommunication fiber materials // Physics Reports. - 2013. - Vol. 523. - N. 4. - P. 207-229.

18. Bain A. J. Multiphoton processes // Photonics: Scientific Foundations, Technology and Applications. - 2015. - Vol. 1. - P. 279-320.

19. Mayerhöfer T. G., Pahlow S., Popp J. The Bouguer-Beer-Lambert law: Shining light on the obscure // ChemPhysChem. - 2020. - Vol. 21. - N. 18. - P. 20292046.

20. Pawlicki M. et al. Two-photon absorption and the design of two-photon dyes // Angewandte Chemie International Edition. - 2009. - Vol. 48. - N. 18. - P. 3244-3266.

21. Houk A. L. et al. Two-photon excitation of trans-stilbene: Spectroscopy and dynamics of electronically excited states above S1 // The Journal of Physical Chemistry B.

- 2015. - Vol. 119. - N. 29. - P. 9335-9344.

22. Pawlicki M. et al. Two-photon absorption and the design of two-photon dyes // Angewandte Chemie International Edition. - 2009. - Vol. 48. - N. 18. - P. 3244-3266.

23. Dhanuskodi S. et al. Two-photon absorption and optical limiting in tristhiourea cadmium sulphate // Chemical Physics Letters. - 2010. - Vol. 486. - N. 1-3. -P. 80-83.

24. Zhang S. et al. Direct observation of degenerate two-photon absorption and its saturation in WS2 and MoS2 monolayer and few-layer films // ACS nano. - 2015. -Vol. 9. - N. 7. - P. 7142-7150.

25. Thomas P., Sreekanth P., Abraham K. E. Nanosecond and ultrafast optical power limiting in luminescent Fe2O3 hexagonal nanomorphotype // Journal of Applied Physics. - 2015. - Vol. 117. - N. 5. - P. 053103.

26. Ganeev R. A. Nonlinear refraction and nonlinear absorption of various media // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2005. - Vol. 7. - N. 12. - P. 717.

27. Zeng X. C. et al. Effective-medium theory for weakly nonlinear composites // Physical Review B. - 1988. - Vol. 38. - N. 15. - P. 10970.

28. Del Coso R., Solis J. Relation between nonlinear refractive index and third-order susceptibility in absorbing media // JOSA B. - 2004. - Vol. 21. - N. 3. - P. 640-644.

29. Guo Q., Chi S. Nonlinear light beam propagation in uniaxial crystals: nonlinear refractive index, self-trapping and self-focusing // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2000. - Vol. 2. - N. 1. - P. 5.

30. Wen S. et al. Self-focusing and self-defocusing of the optical beam propagation in a nonlinear negative-refractive-index material // High-Power Lasers and Applications III. - SPIE, 2005. - Vol. 5627. - P. 71-75.

31. Geints Y. E. et al. Kerr-driven nonlinear refractive index of air at 800 and 400 nm measured through femtosecond laser pulse filamentation // Applied Physics Letters. - 2011. - Vol. 99. - N. 18.

32. Karimzadeh R., Aleali H., Mansour N. Thermal nonlinear refraction properties of Ag2S semiconductor nanocrystals with its application as a low power optical limiter // Optics communications. - 2011. - Vol. 284. - N. 9. - P. 2370-2375.

33. Hassan Q. M. A. Study of nonlinear optical properties and optical limiting of acid green 5 in solution and solid film // Optics & Laser Technology. - 2018. - Vol. 106. - P. 366-371.

34. Sanchez-Dena O. et al. Size-and shape-dependent nonlinear optical response of Au nanoparticles embedded in sapphire // Optical Materials Express. - 2014. - Vol. 4.

- N. 1. - P. 92-100.

35. Zhang P. et al. Interface state-related linear and nonlinear optical properties of nanocrystalline Si/SiO2 multilayers // Applied surface science. - 2014. - Vol. 292. - P. 262-266.

36. Wu L. et al. MXene-based nonlinear optical information converter for all-optical modulator and switcher // Laser & Photonics Reviews. - 2018. - Vol. 12. - N. 12.

- P.1800215.

37. Overvig A. C. et al. Dielectric metasurfaces for complete and independent control of the optical amplitude and phase // Light: Science & Applications. - 2019. - Vol. 8. - N. 1. - P. 92.

38. Forbes A., Dudley A., McLaren M. Creation and detection of optical modes with spatial light modulators // Advances in Optics and Photonics. - 2016. - Vol. 8. - N. 2. - P. 200-227.

39. Tsang H. K. et al. Optical dispersion, two-photon absorption and self-phase modulation in silicon waveguides at 1.5 p m wavelength // Applied Physics Letters. - 2002.

- Vol. 80. - N. 3. - P. 416-418.

40. Chen Y. F. et al. Low-light-level cross-phase-modulation based on stored light pulses // Physical review letters. - 2006. - Vol. 96. - N. 4. - P. 043603.

41. Ramirez E. V. G. et al. Z-scan and spatial self-phase modulation of a Gaussian beam in a thin nonlocal nonlinear media // Journal of optics. - 2011. - Vol. 13.

- N. 8. - P. 085203.

42. Kadhum A. J. et al. Investigating the nonlinear behavior of cobalt (II) phthalocyanine using visible CW laser beam // Optik. - 2018. - Vol. 157. - P. 540-550.

43. Durbin S. D., Arakelian S. M., Shen Y. R. Laser-induced diffraction rings from a nematic-liquid-crystal film // Optics letters. - 1981. - Vol. 6. - N. 9. - P. 411-413.

44. Li J. et al. Broadband spatial self-phase modulation and ultrafast response of MXene Ti3C2Tx (T= O, OH or F) // Nanophotonics. - 2020. - Vol. 9. - N. 8. - P. 24152424.

45. Jia Y. et al. Nonlinear optical response, all optical switching, and all optical information conversion in NbSe 2 nanosheets based on spatial self-phase modulation // Nanoscale. - 2019. - Vol. 11. - N. 10. - P. 4515-4522.

46. Wu Y. et al. Emergence of electron coherence and two-color all-optical switching in MoS2 based on spatial self-phase modulation // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2015. - Vol. 112. - N. 38. - P. 11800-11805.

47. Zhang J. et al. Broadband spatial self-phase modulation of black phosphorous // Optics letters. - 2016. - Vol. 41. - N. 8. - P. 1704-1707.

48. Wang G. et al. Tunable effective nonlinear refractive index of graphene dispersions during the distortion of spatial self-phase modulation // Applied Physics Letters. - 2014. - Vol. 104. - N. 14. - P. 141909.

49. Zhang Q. et al. Photoacoustic identification of laser-induced microbubbles as light scattering centers for optical limiting in a liquid suspension of graphene nanosheets // Nanoscale. - 2020. - Vol. 12. - N. 13. - P. 7109-7115.

50. Stoneham A. M. Non-radiative transitions in semiconductors // Reports on Progress in Physics. - 1981. - Vol. 44. - N. 12. - P. 1251.

51. Zheng C. et al. Nanosecond nonlinear optical and optical limiting properties of hollow gold nanocages // Applied Physics B. - 2018. - Vol. 124. - P. 1-8.

52. Mansour K., Soileau M.J., van Stryland E.W. Nonlinear optical properties of carbon-black suspensions. // Journal of the Optical Society of America. - 1992. - Vol. 9.

- N. 7. - P. 1100-1109.

53. Chantharasupawong P. et al. Optical power limiting in fluorinated graphene oxide: an insight into the nonlinear optical properties // The Journal of Physical Chemistry C. - 2012. - Vol. 116. - N. 49. - P. 25955-25961.

54. Dong N. et al. Optical limiting and theoretical modelling of layered transition metal dichalcogenide nanosheets // Scientific reports. - 2015. - Vol. 5. - N. 1. - P. 1-10.

55. Wang J. et al. Control of optical limiting of carbon nanotube dispersions by changing solvent parameters // The Journal of Physical Chemistry C. - 2010. - Vol. 114.

- N. 13. - P. 6148-6156.

56. Orooji Y. et al. Large optical nonlinearity of the activated carbon nanoparticles prepared by laser ablation // Nanomaterials. - 2021. - Vol. 11. - N. 3. - P. 737.

57. Poon J. et al. Single graphene nanoplatelets: capacitance, potential of zero charge and diffusion coefficient // Chemical science. - 2015. - Vol. 6. - N. 5. - P. 28692876.

58. Sabari Girisun T. C., Saravanan M., Soma V. R. Wavelength-dependent nonlinear optical absorption and broadband optical limiting in Au-Fe2O3-rGO nanocomposites // ACS Applied Nano Materials. - 2018. - Vol. 1. - N. 11. - P. 6337-6348.

59. Loboda O. et al. Linear and nonlinear optical properties of [60] fullerene derivatives // The Journal of Physical Chemistry A. - 2009. - Vol. 113. - N. 6. - P. 11591170.

60. Likhomanova S. V., Kamanina N. V. COANP-fullerenes system for optical modulation // Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2016. - Vol. 741.

- N. 1. - P. 012146.

61. Maultzsch J. et al. Radial breathing mode of single-walled carbon nanotubes: Optical transition energies and chiral-index assignment // Physical Review B. - 2005. -Vol. 72. - N. 20. - P. 205438.

62. Dengler S. et al. Nonlinear optical effects in colloidal carbon nanohorns—a new optical limiting material // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2016. - Vol. 49.

- N. 36. - P. 365501.

63. Zhang X. L. et al. Nonlinear optical and optical limiting properties of fullerene, multi-walled carbon nanotubes, graphene and their derivatives with oxygen-containing functional groups // Journal of Optics. - 2014. - Vol. 17. - N. 1. - P. 015501.

64. Az'hari S., Ghayeb Y. Effect of chirality, length and diameter of carbon nanotubes on the adsorption of 20 amino acids: a molecular dynamics simulation study // Molecular Simulation. - 2014. - Vol. 40. - N. 5. - P. 392-398.

65. Anand B. et al. Improved optical limiting in dispersible carbon nanotubes and their metal oxide hybrids // Carbon. - 2011. - Vol. 49. - N. 14. - P. 4767-4773.

66. Cardiano P. et al. Highly untangled multiwalled carbon nanotube@ polyhedral oligomeric silsesquioxane ionic hybrids: Synthesis, characterization and nonlinear optical properties // Carbon. - 2015. - Vol. 86. - P. 325-337.

67. Sanusi K., Amuhaya E. K., Nyokong T. Enhanced optical limiting behavior of an indium phthalocyanine-single-walled carbon nanotube composite: an investigation

of the effects of solvents // The Journal of Physical Chemistry C. - 2014. - Vol. 118. - N. 13. - P. 7057-7069.

68. Wang A. et al. Nonlinear optical modification of single-walled carbon nanotube by decorating with metal and metal-free porphyrins // Diamond and Related Materials. - 2020. - Vol. 106. - P. 107838.

69. Martinez A. et al. Fabrication of Carbon nanotube-poly-methyl-methacrylate composites for nonlinear photonic devices // Optics Express. - 2008. - Vol. 16. - N. 15. -P. 11337-11343.

70. Chen Y. et al. Carbon nanotube-based functional materials for optical limiting // Journal of nanoscience and nanotechnology. - 2007. - Vol. 7. - N. 4-5. - P. 1268-1283.

71. David L. et al. Evaluating the thermal damage resistance of graphene/carbon nanotube hybrid composite coatings // Scientific reports. - 2014. - Vol. 4. - N. 1. - P. 4311.

72. Han Z. et al. Iron phthalocyanine supported on amidoximated PAN fiber as effective catalyst for controllable hydrogen peroxide activation in oxidizing organic dyes // Journal of hazardous materials. - 2016. - Vol. 320. - P. 27-35.

73. Sevim A. M., Ilgun C., Gul A. Preparation of heterogeneous phthalocyanine catalysts by cotton fabric dyeing // Dyes and Pigments. - 2011. - Vol. 89. - N. 2. - P. 162168.

74. Mack J., Kobayashi N. Low symmetry phthalocyanines and their analogues // Chemical reviews. - 2011. - Vol. 111. - N. 2. - P. 281-321.

75. Yao C. B. et al. Study of the nonlinear optical properties and behavior in phenoxy-phthalocyanines liquid at nanosecond laser pulses // Optical Materials. - 2014. -Vol. 37. - P. 80-86.

76. Zhao P. et al. Nonlinear optical and optical limiting properties of polymeric carboxyl phthalocyanine coordinated with rare earth atom // Optical Materials. - 2017. -Vol. 66. - P. 98-105.

77. Britton J. et al. Third order nonlinear optical properties of phthalocyanines in the presence nanomaterials and in polymer thin films // Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. - 2013. - Vol. 17. - N. 08n09. - P. 691-702.

78. Yuan H. et al. Axially substituted phthalocyanine/naphthalocyanine doped in glass matrix: an approach to the practical use for optical limiting material // Optics Express. - 2016. - Vol. 24. - N. 9. - P. 9723-9733.

79. Biyiklioglu Z. et al. Comparative nonlinear optics and optical limiting properties of metallophthalocyanines // Inorganica Chimica Acta. - 2019. - Vol. 486. - P. 345-351.

80. Mathews S. J. et al. Large third-order optical nonlinearity and optical limiting in symmetric and unsymmetrical phthalocyanines studied using Z-scan // Optics Communications. - 2007. - Vol. 280. - N. 1. - P. 206-212.

81. Sebastian M. et al. Ultrafast nonlinear optical characteristics of pyrene-conjugated azaphthalocyanines with optical limiting behavior // The Journal of Physical Chemistry C. - 2020. - Vol. 124. - N. 39. - P. 21740-21750.

82. Morris R. Spectrophotometry // Current Protocols Essential Laboratory Techniques. - 2015. - Vol. 11. - N. 1. - P. 1-30.

83. Germer T. A., Zwinkels J. C., Tsai B. K. Theoretical concepts in spectrophotometry measurements // Experimental Methods in the Physical Sciences. -Academic Press, 2014. - Vol. 46. - P. 11-66.

84. Yin M. et al. Determination of nonlinear absorption and refraction by single Z-scan method // Applied Physics B. - 2000. - Vol. 70. - P. 587-591.

85. Savelyev M., Vasilevsky P. et al. Nonlinear Absorbers Based on Multi-wall Carbon Nanotubes for Protection of Sensitive Elements of Electro-optical Systems and Vision Organs // Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications: Proceedings of the International Conference PHENMA 2021-2022. - 2023. - P. 481.

86. Savelyev M.S., Vasilevsky P.N. et al. Single wall carbon nanotubes and their conjugates with dimeric phthalocyanine complexes of Cu for optical limiters in the protection of photosensitive detectors and micro-optoelectromechanical systems // XV International Conference on Pulsed Lasers and Laser Applications, SPIE. - 2021. - Vol. 12086. - P. 255.

87. Savelyev M.S., Vasilevsky P.N. et al. Optical limiting behavior of singlewalled carbon nanotubes in water dispersion at different concentrations // Nonlinear Optics and Applications XI, SPIE. - 2019. - Vol. 11026. - P. 50.

88. Gerasimenko A.Y., Vasilevsky P.N. et al. Chitosan-Based Material for Cellular Tissue Engineering // Biomedical Engineering. - 2018. - Vol. 52. - P. 46-50.

89. Vasilevsky P.N. et al. Tissue layers three-dimensional structure formation by nanosecond laser pulses // Biomedicine Radioengineering. - 2018. - N. 7. - P. 1-3.

90. Vasilevsky P.N. et al. Investigation of the Effects of Laser Radiation at 1.06 pm on Protein Dispersions with Single-Walled Carbon Nanotubes // 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), IEEE. - 2019. - P. 2245-2248.

91. Jacinto C. et al. Thermal lens and Z-scan measurements: Thermal and optical properties of laser glasses-A review // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2006. - Vol. 352. - N. 32-35. - P. 3582-3597.

92. Савельев М.С., Василевский П.Н. и др. Нелинейное оптическое ограничение мощности лазерного излучения в ультрафиолетовом и видимом диапазонах бис-фталоцианинами clamshell типа // Журнал технической физики. -2024. - Т. 94. - № 3. - С. 443-451.

93. Savelyev M. S., Vasilevsky P. N. et al. Nonlinear optical characteristics of albumin and collagen dispersions with single-walled carbon nanotubes // Materials Physics and Mechanics. - 2018. - Vol. 37. - N. 2. - P. 133-139.

94. Protopopov V., Protopopov V. Polarization Optics // Practical OptoElectronics: An Illustrated Guide for the Laboratory. - 2014. - P. 143-182.

95. Chen Y. L., Lewis J. W. L., Parigger C. Spatial and temporal profiles of pulsed laser-induced air plasma emissions // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. - 2000. - Vol. 67. - N. 2. - P. 91-103.

96. Tereshchenko S. A., Podgaetskii V. M. Determining the parameters of the laser radiation intensity limiter based on a time-dependent equation of radiative transfer in a nonlinear medium // Quantum electronics. - 2011. - Vol. 41. - N. 1. - P. 26.

97. Савельев М.С., Василевский П.Н. и др. Ограничение мощности лазерного излучения углеродными материалами с нелинейным оптическим пороговым эффектом при форме импульса с плоской вершиной // Журнал технической физики. - 2023. - Т. 93. - № 4. - С. 511-518.

98. Beygi M. G., Karimzadeh R., Dashtdar M. Nonlinear refractive index measurement by Fresnel diffraction from phase object // Optics & Laser Technology. -2015. - Vol. 66. - P. 151-155.

99. Savelyev M.S., Vasilevsky P.N. et al. Optical limiting properties of J-type dimeric phthalocyanine Cu and optical switching based on spatial self-phase modulation // Nonlinear Optics and Applications XII, SPIE. - 2021. - Vol. 11770. - P. 251.

100. Василевский П.Н. и др. Пространственная фазовая самомодуляция света в жидких дисперсиях на основе конъюгатов фталоцианинов и углеродных нанотрубок // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2023. - Т. 16. - № 3.1. - С. 31-35.

101. Tolbin A., Vasilevsky P. et al. Conditions for the Efficiency of Optical Limiting Based on Experiment and Quantum Chemical Calculations // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2024. - Vol. 6. - P. 8965-8972.

102. Тен Г.Н., Василевский П.Н. и др. Влияние краевых дефектов на спектр комбинационного рассеяния графена // Письма о материалах. - 2020. - Т. 10. - № 1. - С. 89-93.

103. Savelyev M.S., Vasilevsky P.N. et al. Spectral analysis combined with nonlinear optical measurement of laser printed biopolymer composites comprising chitosan/SWCNT // Analytical biochemistry. - 2020. - Vol. 598. - P. 113710.

104. Agafonova N.O., Vasilevsky P.N. et al. Study of Long-term Pulsed Laser Irradiation Effect on SWCNT-Water Dispersion // 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), IEEE. - 2020. -P. 2443-2447.

105. Kazak A. V., Vasilevsky P. N. et al. Langmuir-Schaefer films based on cyclotriphosphazene-substituted phthalocyanines: Supramolecular organization, UV/Vis study, and laser-induced nonlinear absorption // Applied Surface Science. - 2023. - Vol. 638. - P. 158077.

106. Nekrasov N., Vasilevsky P. et al. Two-Photon Polymerization of Albumin Hydrogel Nanowires Strengthened with Graphene Oxide // Biomimetics. - 2021. - Vol. 6. N. 4. - P. 66.

107. Volkova M.A., Vasilevsky P.N. et al. Modification of the Surface of Biocompatible Materials by Laser Pulses // 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), IEEE. - 2019. - P. 2282.

108. Василевский П.Н. и др. Нелинейно-оптические свойства дисперсных сред на основе одностенных углеродных нанотрубок при воздействии лазерного излучения с нано-и фемтосекундной длительностью импульса // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2021. - Т. 23. - №. 4. - С. 496-506.

109. Vasilevsky P.N. et al. Nonlinear Optical Response of Phthalocyanine J-type Dimeric Complexes of Mg in DMF Using Pulsed Femtosecond Radiation // 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), IEEE. - 2021. - P. 2902.

110. Savelyev M.S., Vasilevsky P.N. et al. Threshold effect in optical limiters based on conjugates J-type phthalocyanine dimers Zn and Mg with single-walled carbon nanotubes // Nonlinear Optics and its Applications 2018, SPIE. - 2018. - Vol. 10684. - P. 255.

111. Vasilevsky P.N. et al. Nonlinear Optical Response of Dispersed Medium Based on Conjugates Single-Walled Carbon Nanotubes with Phthalocyanines // Photonics. - 2023. - Vol. 10. - N. 5. - P. 537.

Приложение. Акты внедрения

«УТВЕРЖДАЮ»

1

Гаврилов С.А.

той работе МИЭТ

2024 г.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

результатов диссертационном работы Василевского Павла Николаевича на соискание ученой

степени кандидата физико-математических наук по специальности 1.3.8 Физика конденсированного состояния по теме «Нелинейно-оптические свойства нанодисперсных сред

Настоящим подтверждается, что результаты диссертационной работы Василевского П. Н.

1) в учебную дисциплину «Биомедицинскис оптические системы» Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета «МИЭТ», обучающихся по направлению 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии»;

2) при реализации следующих проектов Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета «МИЭТ»:

Прикладные научные исследования в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» по темам «Исследование и разработка 3-0 напокомпозитпых биоконструкций для обеспечения жизненного цикла клеточного материала и регенерации биотканей» (2016-2019 г.г.), «Разработка трехмерных тканеинженерных конструкций для регенерации клеток и органов сердечно-сосудистой системы» (2017-2019 г.г.).

Фундаментальные исследования в рамках Государственного задания Минобрнауки России по теме «Биоинтегрированная электроника на основе углеродных нанотрубок и графена» (Проект РЯМ11-2024-0003) (2024-2026 г.г.).

- Фундаментальные научные исследования но теме: «Мнкроэлектронные технологии формирования мультимасштабных нейроинтерфсйсов живых технических систем для управления передачей болевых сигналов в мозг» (Соглашение № 075-15-2024-555 от 25.04.2024 г. по крупному научному проекту Минобрнауки России).

Директор Института биомедицинских систем МИЭТ,

на основе комплексов углеродных нанотрубок с фталоцнанинамн»

внедрены:

д.ф.-м.н, профессор

■ ■■■"■■■II

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нанотехнологин микроэлектроники Российской академии наук (ИНМЭ РАН)

Цг/ VII

РАН

114334,1 Моста. Ламиский протест, л. 32Л 1сд »7 <49Ч) 611-Н9-15.факс [phone] ИНН 7724595010 КПП 773601001 ОГРН 1067758644375

УТВЕРЖДАЮ

Директор Академик РАН

А

внедрения научных результатов диссе|

Николаевича на соискание ученой степени кандидат^физико-математических наук по специальности 1.3.8 Физика конденсированного состояния но теме «Нелинейно-оптические свойст ва нанодиспсрсных сред на основе комплексов углеродных

нанотрубок с фталоцнанинами»

Разработанная Василевским П.П. эксперимент&зы>ая установка на базе наносекундного лазера, внедренная в качестве части экспериментального стенда исследования технологий создания и характернзацпн ограничителей интенсивности лазерного излучения, позволила установить, что нелинейный коэффициент поглощения, предложенных Василевским П.II. нанодиспсрсных сред на основе комплексов ОУН I с фосфазензамещеннымн фталоцнанинами безметальными и цинковыми увеличился в сравнении с дисперсиями ОУНТ в воде на 28 и 36 %. в ДМФА на 44 и 52 %. в ДМСО на 41 и 44 % соответственно при воздействии одиночных импульсов с наносекундной длительностью и длиной волны 532 нм. а также установлено, что пороговая плотность энергии для нанодиспсрсных сред на основе комплексов ОУНТ с фосфазензамещеннымн фталоцнанинами безметальными и цинковыми уменьшилась на 30 и 35 % в воде, на 47 и 53 % в ДМФА. на 34 н 45 % в ДМСО соответственно но сравнению с нанодисперсными средами на основе ОУНТ при воздействии одиночными импульсами с наносекундной длительностью и длиной волны 532 нм.

Заместитель директора