Световоды с активно формируемыми характеристиками для генерации сверхкоротких световых импульсов и флуоресцентного зондирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат наук Мещанкин Денис Вячеславович

• Мещанкин Денис Вячеславович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Мещанкин Денис Вячеславович

Введение

Глава 1. Нелинейная волоконная оптика в ближнем и среднем ИК диапазонах. Получение и использование сверхшироких спектров

1.1 Световоды с активно формируемыми характеристиками

1.2 Световодные компоненты для задач нейрофотоники

1.3 Получение импульсов со сверхшироким диапазоном частот. Основные физические явления и зависимости

1.4 Использование сверхшироких спектров для зондирования динамики электронов и молекул

1.5 Световодные синтезаторы однопериодных импульсов

Глава 2. Методика моделирования нелинейных явлений

2.1 Численное решение нелинейного уравнения Шредингера для расчёта распространения излучения в волокне

2.2 Расчёт объёма эффективной области возбуждения и сбора флуоресцентного сигнала для одно- и двухфотонного возбуждения для различных архитектур волокна

2.3 Получение углового профиля электронных оболочек с использованием формализма матрицы плотности

2.4 Спектральная фокусировка в процессе КАРС

Глава 3. Волоконные источники и применение сверхшироких

спектров в ИК диапазоне

3.1 Получение сверхширокого спектра в среднем ИК диапазоне с использованием оптических волокон

3.2 Селективное возбуждение электронных подоболочек атомов инертных газов

Стр.

Глава 4. Использование волоконных источников света для задач

зондирования

4.1 Сбор некогерентного люменисцентного отклика для различных архитектур волоконных компонент в случае одно- и двухфотонного возбуждения

4.2 Волокна для доставки импульсов в задачах КАРС-спектроскопии

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Световоды с активно формируемыми характеристиками для генерации сверхкоротких световых импульсов и флуоресцентного зондирования»

Введение

Актуальность работы. Оптические волокна являются уникальным классом устройств, нашедшим применение во многих областях науки и техники. Они активно используются для задач телекоммуникации, зондирования, рассматриваются как возможная замена традиционным проводникам в интегральных схемах. Однако полностью их потенциал проявляется в области нелинейной оптики. В отличие от сплошных сред, оптические свойства которых являются пассивными и неизменными для каждого отдельного вещества, волокна позволяют формировать эти свойства активно, путём выбора не только материалов, но и геометрии поперечного и продольного профилей волновода. Подобная гибкость даёт возможность адаптации волоконно-оптических элементов под конкретные задачи, приводя к эффективности преобразования излучения, недостижимой для других устройств. Использование световодов с активно формируемыми характеристиками объединяет столь разные приложения, как флуоресцентные зонды для нейро-фотоники, генерация сверхшироких спектров, микроспектроскопия вещества и манипуляция возбуждёнными состояниями электронных подоболочек атомов.

Широкое использование световодных зондов в нейрофотонике обусловлено жёсткими требованиями, предъявляемыми этой областью исследований к используемому инструментарию. В силу того, что предметом её изучения является мозг живых существ, очень важна минимизации инвазивности методов изучения. Волоконно-оптические зонды хорошо отвечают этому требованию за счёт малых поперечных размеров оптических волноводов. Кроме того, они одновременно гибки и механически прочны, что позволяет использовать их даже для изучения свободноподвижных животных. Наконец, специальные волокна с активно формируемыми характеристиками позволяют реализовать нелинейно-оптические методики зондирования и обеспечивают высокую эффективность сбора оптического отклика.

Значимость нелинейно-оптических волокон в задачах генерации сверхшироких спектров трудно переоценить. Этот процесс отличается сильной нелинейностью и критичной зависимостью от спектрального профиля дисперсии групповых скоростей. Волокна же, за счёт варьирования параметров их конструкции, позволяют управлять этими характеристиками в очень широких пределах, давая возможность реализовать практически любые желаемые условия. С помощью во-

локонных технологий были предложены и реализованы методы генерации сверхшироких спектров для большого числа различных задач: спектрально однородные импульсы для телекоммуникаций, сверхширокие спектры для задач метрологии, спектры, перекрывающие ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазон для зондирования электронных состояний и спектры полностью в инфракрасном диапазоне для задач спектроскопии. Также использование волокон позволило существенно уменьшить требования, предъявляемые к источнику излучения, как по пиковой мощности, так и по центральной длине волны импульсов.

В задачах исследования структуры вещества волокна выполняют двойную роль. Во-первых, они используются в качестве удобного, гибкого и прочного способа доставки излучения к исследуемому объекту. Во-вторых, волокна осуществляют спектральные преобразования лазерного излучения, необходимые для реализации различных схем исследования. Например, для исследования и управления динамикой электронов в веществе, световодные компоненты являются одной из существенных частей схемы по получению аттосекундных импульсов.

Целями данной диссертационной работы являются разработка методики получения сверхкоротких импульсов с длительностью порядка одного цикла в среднем инфракрасном диапазоне длин волн с использованием микроструктурированных халькогенидных волокон; теоретический анализ возможности селективного возбуждения и когерентного контроля электронных подоболочек атомов инертных газов с помощью импульсов со сверхшироким спектром; улучшение локальности и эффективности волоконно-оптических эндоскопов специальной структуры и использования широкополосного лазерного излучения; разработка схемы лазерной системы для проведения микроспектроскопии комбинационного рассеяния света на основе фазовомодулированных импульсов.

Для достижения поставленных целей были решены следующие задачи:

1. Разработан метод генерации импульсов среднего инфракрасного диапазона с длительностью около одного оптического периода в фотонно-кристаллическом халькогенидном волокне на основе численного моделирования обобщенного нелинейного уравнения Шредингера.

2. Исследована возможность использования световых импульсов со сверхшироким спектром и активно формируемой фазой для селективного возбуждения, когерентного управления и аттосекундной спектрохроногра-фии электронных подоболочек многоэлектронных атомных систем. Выполненный анализ эволюции матрицы плотности возбуждаемой сверх-

коротким световым импульсом электронной подоболочки атомной системы показал, что ключевую роль в формировании нелинейно-оптического отклика такой системы играют явления интерференции различных квантовых каналов электронной динамики. На основе выполненного анализа предложена методика когерентного управления аттосекундной динамикой отдельных электронных подоболочек с помощью сверхкоротких лазерных импульсов.

3. Выполнены теоретическое и экспериментальное сравнения одно- и двух-фотонного режима волоконно-оптического зондирования тканей мозга, на основе которого было продемонстрировано существенное увеличение локальности зондирования при использовании режима двухфотонного поглощения и повышение эффективности сбора некогерентного флуоресцентного отклика при использовании волокна с двумя оболочками.

4. Предложена схема лазерной системы для проведения мультимодаль-ной нелинейной микроспектроскопии комбинационного рассеяния света. Продемонстрированы преимущества использования управляемых по фазе широкополосных импульсов для проведения спектроскопии когерентного комбинационного рассеяния, высокоэффективной методики ВКР-микроскопии и широкого спектра многофотонных техник микроскопии. Продемострирована возможность количественного разделения компонентов смеси с сильно перекрывающимися комбинационными резонансами. Проведен анализ предельной чувствительности методик КАРС- и ВКР-микроспектроскопии биологических тканей в фемто-и пикосекундных режимах работы лазерной системы.

Научная новизна:

1. Показано, что солитонные режимы спектрально-временного преобразования световых импульсов в фотонно-кристаллических волокнах на основе халькогенидных стёкол позволяют осуществить солитонную компрессию импульсов среднего инфракрасного диапазона до длительностей около одного периода поля. Численное моделирование солитонной самокомпрессии импульсов длительностью порядка 100 фс субкиловатт-ного уровня пиковой мощности в диапазоне длин волн 3.4-3.7 мкм показывает возможность формирования импульсов среднего ИК-диапазона длительностью около 10 фс.

2. Световые импульсы со сверхшироким спектром и активно формируемой фазой обеспечивают возможность селективного возбуждения, когерентного управления и аттосекундной спектрохронографии электронных подоболочек многоэлектронных атомных систем. Выполненный теоретический анализ анализ показывает, что использование сверхкоротких световых импульсов с непрерывным спектром, перекрывающим диапазон длин волн от 140 до 970 нм, позволяет реализовать селективное возбуждение, когерентное управление и спектрохронографический анализ аттосекундной электронной динамики 6p-подоболочки атома ксенона.

3. Предложена теоретическая модель для определения области сбора люминесцентного сигнала оптическим волокном в задачах волоконно-оптического зондирования тканей мозга в случае одно- и многофотонного возбуждения. На основании разработанной модели были рассчитаны и экспериментально проверены карты сбора флуоресцентного отклика для волокон с различной структурой.

4. Экспериментально показано трёхкратное увеличение локальности отклика за счёт использования двухфотонного возбуждения люминофора и правильно подобранной архитектуры волокна. В качестве модельного образца исследуемого объекта были использованы алмазные частицы с дефектами типа «азот-вакансия».

5. На основе эксперимента продемонстирировано существенное (на три порядка) увеличение полной эффективности сбора сигнала волокном с использованием второй оболочки по сравнению со сбором только сердцевиной.

6. Экспериментально и теоретически доказано, что при волоконном зондировании рассеивающие свойства среды не влияют на возможность адресоваться к предельно малым областям, в которых характерный размер области сильно меньше длины рассеяния.

7. Применение модулированных по фазе импульсов накачки позволило повысить спектральное разрешение примерно в 17 раз относительно спектрально ограниченных импульсов. Подобная точность делает возможной восстановление концентраций составных частей смеси объёмом порядка десятков фемтолитров с отклонением от точного значения, не превышающим нескольких процентов. Для реализованной экспериментальной

схемы дана оценка предельной чувствительности методик КАРС- и ВКР-микроспектроскопии биологических тканей в фемто- и пикосекундных режимах работы лазерной системы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Солитонные режимы спектрально-временного преобразования световых импульсов в фотонно-кристаллических волокнах на основе халькогенид-ных стёкол позволяют осуществить солитонную компрессию импульсов среднего инфракрасного диапазона до длительностей около одного периода поля. Численное моделирование солитонной самокомпрессии импульсов длительностью порядка 100 фс субкиловаттного уровня пиковой мощности в диапазоне длин волн 3.4-3.7 мкм показывает возможность формирования импульсов среднего ИК-диапазона длительностью около 10 фс.

2. Световые импульсы со сверхшироким спектром и активно формируемой фазой обеспечивают возможность селективного возбуждения, когерентного управления и аттосекундной спектрохронографии электронных подоболочек многоэлектронных атомных систем. Использование световых импульсов с непрерывным спектром, перекрывающим диапазон длин волн от 140 до 970 нм, позволяет реализовать селективное возбуждение, когерентное управление и спектрохронографический анализ аттосекундной электронной динамики 6р-подоболочки атома ксенона.

3. Оптоволоконные микрозонды на основе микроструктурированных световодов позволяют в одном волокне объединить преимущества, обусловленные малым диаметром сердцевины волокна и его высокой числовой апертурой. В сочетании с методами нелинейно-оптической микроскопии такие волокна обеспечивают сбор оптического сигнала из области объемом менее 50 мкм3, тем самым обеспечивая возможность оптической регистрации отдельных нервных клеток. Микроструктурированные световоды с двойной оболочкой обеспечивают дополнительный выигрыш эффективности волоконного сбора флуоресцентного сигнала в схемах линейной и нелинейной флуоресцентной микроскопии без потери локальности оптического возбуждения и пространственного разрешения.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научных конференциях:

1. Mitrofanov A. V., Voronin A. A., Sidorov-Biryukov D. A., Mitryukovsky S. I., Fedotov A. B., Serebryannikov E. E., Meshchankin D. V., Shumakova V., Zheltikov A. M., Ultrafast spectroscopy in the mid-infrared: Over the edges. // International Conference on Quantum Technologies. — 12-16 July 2017, Moscow, Russia.

2. Федотов И. В., Почечуев М. С., Ивашкина О. И., Рощина М. А., Амито-нова Л. В., Торопова К. А., Мещанкин Д. В., Сафронов Н. А., Сидоров-Бирюков Д. А., Федотов А. Б., Анохин К. В., Желтиков А. М., Оптоволоко-ные нейроинтерфейсы // Первый Российский кристаллографический конгресс. — 21-26 ноября 2016, Москва, Россия.

3. Lanin A. A., Ermakova Y. G., Fedotov I. V., Roshchin M. S., Nikitin E. S., Meshchankin D. V., Fedotov A. B., Blakley S., Hemmer P, Scully M. O., Belousov V. V., Zheltikov A. M., Fluorescent-imaging quantitative characterization of single-cell laser thermogenetic neurostimulation // Conference on Quantitative Bioimaging. — 13-15 January 2017, College Station, USA.

4. Meshchankin D. V., Lanin A. A., Fedotov I. V., Fedotov A. B., Zheltikov A. M., Optical fibers with actively tailored properties for ultrashort pulse generation and fluorescent detection // Workshop and School for Young Scientists on Advanced Photonics and Quantum Optics. — 2-5 August 2017, Moscow, Russia.

5. Meshchankin D. V., Voronin A. A., Serebryannikov E. E., Zheltikov A. M., Selective excitation, coherent control and attosecond spectrochronography of electron subshells of atomic systems // Workshop and School for Young Scientists on Advanced Photonics and Quantum Optics. — 2-5 August 2017, Moscow, Russia.

6. Fedotov I. V., Blakley S., Lanin A. A., Serebryannikov E. E., Safronov N. A., Becker J., Ermakova Y. G., Sidorov-Biryukov D. A., Belousov V. V., Meshchankin D. V., Fedotov A. B., Kilin S. Y., Sakoda K., Hemmer P, Velichansky V. L., Scully M. O., Zheltikov A. M., Fiber-optic quantum thermometry with a nitrogen-vacancy center in diamond // XV International Conference on Quantum Optics and Quantum Information. —November 20-23, 2017, Minsk, Belarus.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 6 печатных работах:

1. Mitrofanov A. V., Voronin A. A., Sidorov-Biryukov D. A., Mitryukovsky S. I., Fedotov A. B., Serebryannikov E. E., Meshchankin D. V., Shumakova V., Alisauskas S., Pugzlys A., Panchenko V. Y., Baltuska A., Zheltikov A. M., Subterawatt few-cycle mid-infrared pulses from a single filament // Optica. — 2016. — Vol. 3, no. 3. — P. 299-302.

2. Meshchankin D. V., Voronin A. A., Zheltikov A. M., Fiber sources of subcycle pulses in the mid-infrared: numerical modeling // Журнал прикладной спектроскопии. — 2016. — Vol. 83, no. 6-16. — P. 248-249.

3. Mitrofanov A. V., Voronin A. A., Sidorov-Biryukov D. A., Lanin A. A., Rozhko M. V., Mitryukovsky S., Ivanov A. A., Panchenko V Y., Stepanov E. A., Meshchankin D. V., Serebryannikov E. E., Fedotov A. B., Shumakova V., Alisauskas S., Pugzlys A., Baltuska A., Zheltikov A. M., Nonlinear optics in the mid-infrared: new morning// Journal of Physics: Conference Series. — 2017. — Vol. 793, no. 1. — P. 012019 (1-5).

4. Meshchankin D. V., Voronin A. A., Zheltikov A. M., Fiber-optic soliton self-compression to subcycle pulse widths in the mid-infrared // Laser Physics Letters. — 2017. — Vol. 14, no. 12. — P. 125401 (1-5).

5. Pochechuev M. S., Fedotov I. V., Ivashkina O. I., Roshchina M. A., Meshchankin D. V., Sidorov-Biryukov D. A., Fedotov A. B., Anokhin K. V., Zheltikov A. M., Reconnectable fiberscopes for chronic in vivo deep-brain imaging // Journal of Biophotonics. — 2017. — URL: http : / / onlinelibrary . wiley . com/ doi/10. 1002/jbio. 201700106/ full.

6. Мещанкин Д. В., Воронин А. А., Серебрянников Е. Е., Желтиков А. А., Селективное возбуждение, когерентное управление и аттосекундная спек-трохронография электронных подоболочек атомных систем // Письма в ЖЭТФ. — 2017. — Т. 106, № 10. — С. 621—626.

Полный объём диссертации составляет 117 страниц, включая 40 рисунков и 1 таблицу. Список литературы содержит 135 наименований.

Глава 1. Нелинейная волоконная оптика в ближнем и среднем ИК диапазонах.

Получение и использование сверхшироких спектров.

1.1 Световоды с активно формируемыми характеристиками

На настоящий момент существует две большие группы, на которые можно разделить все оптические волокна по их структуре: «классические» и микроструктурированные. Первые представляют собой структуру из твердотельных сердцевины и оболочки, отличающихся показателем преломления. Отличительной особенностью вторых является промодулированная отверстиями твердотельная оболочка.

«Классические» волокна используют в качестве механизма ведения полное внутреннее отражение. За счёт разницы показателей преломления сердцевины и оболочки световой пучок, распространяющийся в таком волокне, испытывает полное внутреннее отражение на границе между ними и продолжает распространяться внутри волновода. Дальнейшим развитием идеи таких световодов являются волокна с градиентным, то есть являющимся некоторой функцией от радиальной координаты, показателем преломления.

(а) (б) (в) (г)

Рисунок 1.1: Примеры типов волокон: (а) волокно со ступенчатым показателем преломления; (б) фотонно-кристаллическое волокно; (в) волокно типа «кагоме»; (г) полое волокно.

Микроструктурированные волокна были впервые показаны в 1974 году [1]. Обычно в них волноводную функцию, аналогичную функции сердцевины стандартного волокна, выполняет дефект микроструктуры, соответствующий отсутствию одного или нескольких отверстий. Волокна этого типа позволяют, поми-

мо полного внутреннего отражения, альтернативный метод удержания светового поля - фотонные запрещённые зоны. Каждая из полостей в волокне имеет свой диапазон частот и углов падения, при которых падающий свет отражается обратно. Комбинация таких диапазонов в волокне позволяет создать для определённого диапазона частот зону, которая блокирует распространение света в любом направлении, кроме продольного по волокну. В случае симметричного расположения полостей такие структуры называют «фотонными кристалами», а волокна, соответственно, «фотонно-кристаллическими волокнами». Впервые такое волокно было продемонстрировано в 1998 году [2], хотя фотонно-кристаллические волокна, удерживающие свет за счёт полного внутреннего отражения, были известны ещё раньше [3].

Основные преимущества микроструктурированных световодов для волоконно-оптических технологий связаны с возможностью широкого варьирования архитектуры сердцевины и оболочки, что позволяет управлять модовым составом, дисперсионными и поляризационными свойствами, а также нелинейностью волокон, в масштабах принципиально не достижимых как в сплошной среде, так и в стандартных одномодовых и многомодовых волокнах [4]. В частности, использование специально подобранного дизайна фотонно-кристаллической оболочки позволяет сместить длину волны нулевой дисперсии волокна в коротковолновую сторону относительно исходной длины волны нулевой дисперсии плавленого кварца. Также уменьшение эффективной площади распространяющейся моды в таком типе волокон усиливает керровскую нелинейность по сравнению со стандартным волокном. Это делает микро структурированные волокна уникальным инструментом для решения большого круга задач в фундаментальных научных исследованиях и в современных оптических технологиях [5].

В начале 90х годов появился ещё один тип волокна - так называемые перетянутые волокна. Практически они представляют собой модификацию исходного волокна, заключающуюся в уменьшении его радиуса [6]. Обычно это делается путём нагревания волокна и растягивания его в продольном направлении. Следует отметить, что при выполнении этой процедуры сердцевина волокна также пропорционально уменьшается в размерах. Перетянутые волокна разделяют на умеренно перетянутые и сильно перетянутые, в зависимости от диаметра перетяжки относительно исходного. Умеренно перетянутые волокна используются для манипуляции площадью моды, в частности, для повышения эффективности стыковки двух волокон различного диаметра. Также они применяются для филь-

трации мод высокого порядка, потери которых существенно возрастают в перетянутом регионе. Сильно перетянутые волокна имеют диаметр перетяжки порядка микрометров. В них пропадает разница между сердцевиной и оболочкой, в переделах перетяжки световое поле проводится всем волокном целиком. Эти волокна были предложены как альтернатива фотонно-кристаллическим для генерации сверхшироких спектров, с результатами, не уступающими им [7].

Основная проблема, с которой сталкиваются исследования, посвящённые получению максимально широкого спектра в волокне, - окно пропускания плавленого кварца. Его верхний предел лежит примерно на 2.5 мкм. Это ограничение является неотъемлимым свойством материала, и, таким образом, не может быть компенсировано структурой волокна. Более того, плавленый кварц имеет достаточно низкий нелинейный показатель преломления (порядка 10_2° м2/Вт на 1550 нм) [8]. Комбинация этих свойств эффективно исключает возможность генерации спектральных компонент за пределами окна прозрачности плавленого кварца. Помимо этого, в ультрафиолетовом диапазоне он подвержен оптическому повреждению (соляризации), что также не позволяет использовать сделанные из него волокна. Таким образом, для использования как в ИК, так и в УФ-диапазонах необходимы другие материалы.

Одним из таких материалов являются фторидные стёкла. Этот материал был впервые получен в 1970х. Фторидные стёкла имеют наименьший показатель преломления среди всех стёкол для инфракрасного диапазона, наименьшую оптическую нелинейность [9], что делает их особенно подходящими для приложений, требующих высоких мощностей и отсутствия нелинейных эффектов. Другое уникальное свойство этого материала - его окно прозрачности. Оно простирается от УФ (примерно 300 нм) до среднего ИК (4-6 мкм для волокна длиной около метра) диапазона [9; 10]. Фторидные стёкла можно разделить на четыре типа: фторо-алюминивые (ЛШ3), фтороциркониевые (ЕтГ4), фтороиндиевые (InF3) и фторид-ные стёкла, основанные на фторидах двухвалентных элементов. Так как энергия продольных колебаний между металлом и ионом фтора зависит от соединения (Л/^з > ZrF4 > /п^з > MF2), таким же образом увеличивается длинноволновый край окна пропускания [9; 10]. Недостатками фторидных волокон являются их сравнительно низкая химическая стабильность, вынуждающая тщательно изолировать волокна или использовать их в специально подготовленных помещениях, и малая стабильность кристаллизации по сравнению с оксидными и халькоге-

нидными стёклами, что усложняет получение волокон со сложной структурой и малыми потерями.

Наиболее хорошо изученным и широко используемым типом фторид-ных стёкол являеются фторциркониевые. В пределах этой группы стёкол распространённее всего так называемое стекло «ZBLAN», с молярным составом Ь3ZrF4-2§BaF2-4LaF3-3AlF3-2§NaF. Одним из существенных плюсов этого материала является высокая кристаллизационная стабильность, позволяющая производить волокна с малыми потерями [9]. На текущий момент не известно об успешном изготовлении волокон из фторидов двухвалентных элементов в силу их малой кристализационной стабильности. Фтороиндиевые стёкла начинают набирать популярность в силу более широкого окна пропускания по сравнению с ZBLAN [10], в то время как фтороалюминиевые стёкла не получили распространения в среднем ИК за счёт более узкого окна пропускания (до 4 мкм). Фторидные стёкла, по сравнению с остальными видами материалов для среднего ИК, наиболее коммерчески успешны, несмотря на ограниченность окна пропускания с длинноволновой стороны 5.5 мкм.

Начало активному исследованию фтороциркониевых волокон положил анализ потерь в волокнах из этого материала, показавший, что в среднем ИК (2-3 мкм) они могут быть на порядок меньше, чем в волокнах из плавленого кварца. В результате в 1980х и 1990х было опубликовано большое количество работ, посвящённых созданию фтороциркониевых волокон со сверхнизкими потерями. Несмотря на то, что были получены существенные успехи, теоретический предел потерь так и не был достигнут из-за примесей в металлах и рассеивающих дефектов, в основном - маленьких кристаллов, возникающих в стекле [9]. Для получения волокон со сверхнизкими потерями необходимы исходные материалы очень высокой чистоты, не доступные в продаже. Помимо этого, существенную роль играют условия обработки стекла. Численное моделирование показывает, что экстремальные условия вытягивания волокна, а именно, высокая скорость вытягивания и натяжение, могут уменьшить потери в волокне до близких к теоретическим уровней. К сожалению, подобные условия далеки от практически реализуемых. Тем не менее, результатом этих исследования стало появление широко коммерчески доступных фтороциркониевых волокон [9]. Помимо этого, относительно недавно было показано, что схожие методы могут быть использованы и для производства микроструктурированных волокон [11].

Волокна ZBLAN на текущий момент широко используются в волоконных лазерах [12] и для генерации сверхшироких спектров [11; 13; 14]. Несмотря на то, что эти волокна имеют небольшую нелинейность, они интересны для генерации сверхшироких спектров из-за низких потерь в диапазоне 3-6 мкм [15] и длиной волны нулевой дисперии на 1.6 мкм, что близко к длинам волн мощных лазеров на волокнах, допированных эребием (1.5 мкм) и туллием (2 мкм) [16]. Также существуют работы по получению сверхшироких спектров с помощью каскада из фторидного и халькогенидного волокон, накачиваемых импульсным лазером на тулиевом волокне [17] и четырёхступенчатого каскада (плавленый кварц - тулие-вое волокно - ZBLAN - халькогенидное волокно), накачиваемого лазерным диодом [13]. Несмотря на то, что большая часть работ с использованием ZBLAN рассматривает волокна со ступенчатым профилем показателя преломления, недавние исследования также показали возможность изготовления и использования микроструктурированного волокна из этого материала [11].

Фтороиндиевые волокна, как уже было сказано выше, имеют более широкое окно пропускания за счёт меньшей максимальной энергии фононов [18]. Более того, они имеют и лучшую по сравнению с ZBLAN температурную стабильность [9; 10]. Эти факторы привлекли внимание многих исследователей к проблеме создания и использования фтороиндиевых волокон [9; 19; 20]. Как результат, на сегодняшний день существуют коммерческие волокна со ступенчатым профилем показателя преломления, имеющие в среднем ИК (5 мкм) потери, на порядок меньшие, чем у ZBLAN [21].

Другим материалом для волокон, предназначенных для работы в среднем ИК диапазоне, являются теллуритовые стёкла. Они известны с середины 20 века [22], однако их оптические свойства были исследованы только в начале 90х годов. Несмотря на то, что существует множество различных составов стекла, далеко не все из них пригодны для вытягивания волокон в силу термической стабильности. Типичный состав теллуритовых волокон представляет собой 70-80 молярных процентов оксида теллура как основы стекла и 20-30% модификаторов стекла или промежуточных оксидов, например, ZnO, WO3, Li2O, Na2O. Большинство используемых составов - тернарные или кватернарные. Также можно выделить две основые группы стёкол: TeO2 — ZnO — R2O и TeO2 — WOз — R2O, где R может быть Li, № или К. Одним из основных параметров при подборе компонентов является прозрачность стекла на больших длинах волн. Модификаторы и промежуточные оксиды обычно выбираются так, чтобы энергия их фононов была ниже,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мещанкин Денис Вячеславович, 2017 год

Список литературы

1. Kaiser P., Astle H. W, Low-Loss Single-Material Fibers Made From Pure Fused Silica // Bell System Technical Journal. — 1974. — July. — Vol. 53, no. 6. — P. 1021-1039.

2. Knight J. C., Broeng J., Birks T. A., Russell P. S.J., Photonic Band Gap Guidance in Optical Fibers // Science. — 1998. — Vol. 282, no. 5393. — P. 1476-1478.

3. Knight J. C., Birks T. A., Russell P. S. J., Atkin D. M., All-silica single-mode optical fiber with photonic crystal cladding // Optics Letters. — 1996. — Oct. — Vol. 21, no. 19. —P. 1547.

4. Желтиков А. М., Дырчатые волноводы // Успехи физических наук. — 2000. — Т. 170, № 11. — С. 1203—1215.

5. Желтиков А. М., Нелинейная оптика микроструктурированных волокон // Успехи физических наук. — 2004. — Янв. — Т. 174, № 1. — С. 73—105.

6. Birks T. A., Li Y. W., The shape of fiber tapers // Journal of Lightwave Technology. — 1992. — Apr. — Vol. 10, no. 4. — P. 432-438.

7. Wang F, Jia Z X., Yao C. F., Wang S. B., Hu M. L, Wu C. F, Ohishi Y, Qin W. P, Qin G. S., Supercontinuum generation from 437 to 2850 nm in a tapered fluorotellurite microstructured fiber // Laser Physics Letters. — 2016. — Nov.—Vol. 13, no. 12.—P. 125101.

8. Kato T., Suetsugu Y., Takagi M., Sasaoka E., Nishimura M., Measurement of the nonlinear refractive index in optical fiber by the cross-phase-modulation method with depolarized pump light // Opt. Lett. — 1995. — May. — Vol. 20, no. 9. — P. 988-990.

9. Saad M., Fluoride glass fiber: state of the art // Fiber Optic Sensors and Applications VI / ed. by E. Udd, H. H. Du, A. Wang. — SPIE, 05/2009.

10. Bei J., Monro T. M., Hemming A., Ebendorff-Heidepriem H., Reduction of scattering loss in fluoroindate glass fibers // Opt. Mater. Express. — 2013. — Sept. — Vol. 3, no. 9. — P. 1285-1301.

11. Jiang X., Joly N. Y., Finger M. A., Babic F, Wong G. K. L., Travers J. C., Russell P. S. J., Deep-ultraviolet to mid-infrared supercontinuum generated in solid-core ZBLAN photonic crystal fibre // Nature Photonics. — 2015. — Jan. — Vol. 9, no. 2.—P. 133-139.

12. Henderson-Sapir O., Munch J., Ottaway D. J., Mid-infrared fiber lasers at and beyond 35 ^m using dual-wavelength pumping // Optics Letters. — 2014. — Jan. — Vol. 39, no. 3. — P. 493.

13. Petersen C. R., Moselund P. M., Petersen C., M0ller U., Bang O., Spectral-temporal composition matters when cascading supercontinua into the mid-infrared // Optics Express. — 2016. — Jan. — Vol. 24, no. 2. — P. 749.

14. Zheng Z., Ouyang D., Zhao J., Liu M., Ruan S., Yan P, Wang J., Scaling allfiber mid-infrared supercontinuum up to 10 W-level based on thermal-spliced silica fiber and ZBLAN fiber // Photonics Research. — 2016. — June. — Vol. 4, no. 4.—P. 135.

15. Yang W., Zhang B., Xue G., Yin K., Hou J., Thirteen watt all-fiber mid-infrared supercontinuum generation in a single mode ZBLAN fiber pumped by a 2 ^m MOPA system // Optics Letters. — 2014. — Mar. — Vol. 39, no. 7. — P. 1849.

16. Agger C., Petersen C., Dupont S., Steffensen H., Lyngs0 J. K., Thomsen C. L., Th0gersen J., Keiding S. R., Bang O., Supercontinuum generation in ZBLAN fibers—detailed comparison between measurement and simulation // J. Opt. Soc. Am. B. — 2012. — Apr. — Vol. 29, no. 4. — P. 635-645.

17. Kubat I., Petersen C. R., M0ller U. V., Seddon A., Benson T., Brilland L., Méchin D., Moselund P. M., Bang O., Thulium pumped mid-infrared 09-9 ^m supercontinuum generation in concatenated fluoride and chalcogenide glass fibers // Optics Express. — 2014. — Feb. — Vol. 22, no. 4. — P. 3959.

18. Almeida R., Pereira J., Messaddeq Y., Aegerter M., Vibrational spectra and structure of fluoroindate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. —1993. — Vol. 161.—P. 105-108.

19. Gauthier J.-C., Fortin V., Carrée J.-Y., Poulain S., Poulain M., Vallée R., Bernier M., Mid-IR supercontinuum from 24 to 54 ^m in a low-loss fluoroindate fiber // Optics Letters. — 2016. — Apr. — Vol. 41, no. 8. — P. 1756.

20. Michalska M., Mikolajczyk JWojtas JSwiderski JMid-infrared, super-flat, supercontinuum generation covering the 2-5 ^m spectral band using a fluoroindate fibre pumped with picosecond pulses // Scientific Reports. — 2016. — Dec. — Vol. 6. — P. 39138.

21. Monro T. M., Ebendorff-Heidepriem H., Progress in microstrucrured optical fibers // Annual Review of Materials Research. — 2006. — Vol. 36, no. 1. — P. 467-495.

22. Stanworth J. E., Tellurite Glasses // Nature. — 1952. — Apr. — Vol. 169, no. 4301.—P. 581-582.

23. Massera J., Haldeman A., Jackson J., Rivero-Baleine C., Petit L., Richardson K., Processing of Tellurite-Based Glass with Low OH Content // Journal of the American Ceramic Society. — 2010. — Sept. — Vol. 94, no. 1. — P. 130-136.

24. Belal M., Xu L., Horak P, Shen L., Feng X., Ettabib M., Richardson D. J., Petropoulos P, Price J. H. V., Mid-infrared supercontinuum generation in suspended core tellurite microstructured optical fibers // Optics Letters. — 2015. — May. — Vol. 40, no. 10. — P. 2237.

25. Picot-Clemente J., Strutynski C., Amrani F., Désévédavy F., Jules J.-C., Gadret G., Deng D., Cheng T., Nagasaka K., Ohishi Y., Kibler B., Smektala F., Enhanced supercontinuum generation in tapered tellurite suspended core fiber // Optics Communications. — 2015. — Nov. — Vol. 354. — P. 374-379.

26. Mouawad O., Vitry P, Strutynski C., Picot-Clémente J., Désévédavy F., Gadret G., Jules J.-C., Lesniewska E., Smektala F., Atmospheric aging and surface degradation in As2S3 fibers in relation with suspended-core profile // Optical Materials. — 2015. — June. — Vol. 44. — P. 25-32.

27. Petersen C. R., M0ller U., Kubat I., Zhou B., Dupont S., Ramsay J., Benson T., Sujecki S., Abdel-Moneim N., Tang Z., Furniss D., Seddon A., Bang O., Mid-infrared supercontinuum covering the 1.4-13.3 ^m molecular fingerprint region using ultra-high NA chalcogenide step-index fibre // Nat Photon. — 2014. — Nov. — Vol. 8, no. 11. — P. 830-834.

28. Klimczak M., Stepniewski G., Bookey H., Szolno A., Stepien R., Pysz D., Kar A., Waddie A., Taghizadeh M. R., Buczynski R., Broadband infrared supercontinuum generation in hexagonal-lattice tellurite photonic crystal fiber with dispersion optimized for pumping near 1560 nm // Opt. Lett. — 2013. — Nov. — Vol. 38, no. 22. — P. 4679-4682.

29. FengX., Loh W. H., Flanagan J. C., Camerlingo A., Dasgupta S., Petropoulos P., Horak P., Frampton K. E., White N. M., Price J. H., Rutt H. N., Richardson D. J., Single-mode tellurite glass holey fiber with extremely large mode area for infrared nonlinear applications // Optics Express. — 2008. — Aug. — Vol. 16, no. 18.—P. 13651.

30. Thapa R., Rhonehouse D., Nguyen D., Wiersma K., Smith C., Zong J., Chavez-Pirson A., Mid-IR supercontinuum generation in ultra-low loss, dispersion-zero shifted tellurite glass fiber with extended coverage beyond 4.5 ^m // Technologies for Optical Countermeasures and High-Power Lasers 2013: Technology and Systems / ed. by D. H. Titterton, M. A. Richardson, R. J. Grasso, H. Ackermann, W. L. Bohn. — SPIE, 10/2013.

31. Rhonehouse D. L., Zong J., Nguyen D., Thapa R., Wiersma K., Smith C., Chavez-Pirson A., Low loss, wide transparency, robust tellurite glass fibers for mid-IR (2 - 5 ^m) applications // Technologies for Optical Countermeasures and High-Power Lasers 2013: Technology and Systems / ed. by D. H. Titterton, M. A. Richardson, R. J. Grasso, H. Ackermann, W. L. Bohn. — SPIE, 10/2013.

32. Duan Z., Liao M., Yan X., Kito C., Suzuki T., Ohishi Y., Tellurite Composite Microstructured Optical Fibers with Tailored Chromatic Dispersion for Nonlinear Applications // Applied Physics Express. — 2011. — July. — Vol. 4, no. 7. — P. 072502.

33. Jia Z.-X., Liu L., Yao C.-F., Qin G.-S., Ohishi Y., Qin W.-P., Supercontinuum generation and lasing in thulium doped tellurite microstructured fibers // Journal of Applied Physics. —2014. — Vol. 115, no. 6. — P. 063106.

34. Frerichs R., New Optical Glasses with Good Transparency in the Infrared // Journal of the Optical Society of America. —1953. — Dec. — Vol. 43, no. 12. — P. 1153.

35. Kapany N. S., Simms R. JFiber Optics. XI. Performance in the Infrared Region // Journal of the Optical Society of America. — 1965. — Aug. — Vol. 55, no. 8. — P. 963.

36. Karim M. R., Rahman B. M. A., Azabi Y. O., Agrawal A., Agrawal G. P., Ultrabroadband mid-infrared supercontinuum generation through dispersion engineering of chalcogenide microstructured fibers // JOSA B. — 2015. — Vol. 32, no. 11. — P. 2343-2351.

37. Khalifa A. B., Salem A. B., Cherif R., Zghal M., Mid-infrared supercontinuum generation in multimode step index chalcogenide fiber // Photonic Fiber and Crystal Devices: Advances in Materials and Innovations in Device Applications X / ed. by S. Yin, R. Guo. — SPIE, 09/2016.

38. Nagasaka K., Tong H. T., Liu L., Matsumoto M., Tezuka H., Suzuki T., Ohishi Y., Mid-infrared supercontinuum generation in chalcogenide multi-step index fibers with normal chromatic dispersion // Optical Components and Materials XIV / ed. by S. Jiang, M. J. F. Digonnet. — SPIE, 02/2017.

39. Ou H., Dai S., Zhang P, Liu Z., Wang X., Chen F., Xu H., Luo B., Huang Y., Wang R., Ultrabroad supercontinuum generated from a highly nonlinear Ge-Sb-Se fiber // Optics Letters. — 2016. — July. — Vol. 41, no. 14. — P. 3201.

40. Salem A. B., Diouf M., Cherif R., Wague A., Zghal M., Ultraflat-top midinfrared coherent broadband supercontinuum using all normal As 2 S 5 -borosilicate hybrid photonic crystal fiber // Optical Engineering. — 2016. — June. — Vol. 55, no. 6.—P. 066109.

41. Love J., Snyder A. W., Optical Waveguide Theory. — Springer, 11/30/1983. — 752 p.

42. Helmchen F., Fee M. S., Tank D. W., Denk W., A Miniature Head-Mounted Two-Photon Microscope // Neuron. — 2001. — Sept. — Vol. 31, no. 6. — P. 903912.

43. Agrawal G., Nonlinear Fiber Optics. — Elsevier Science Publishing Co Inc, 11/19/2012.— 648 p.

44. Sawinski J., Wallace D. J., Greenberg D. S., Grossmann S., Denk W., Kerr J. N. D., Visually evoked activity in cortical cells imaged in freely moving animals // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2009. — Nov. — Vol. 106, no. 46. — P. 19557-19562.

45. Doronina L., Fedotov I., Ivashkina O., Zots M., Anokhin K., Mikhailova Y., Lanin A., Fedotov A., Shneider M., Miles R., Sokolov A., Scully M., Zheltikov A., The second law of thermodynamics, Maxwell's demons, photonic-crystal fibers, and optimal waveguide solutions for biophotonics // Technical Digest. Barcelona, Spain. — 2009.

46. Marchand E. W., Gradient Index Optics. — Academic Pr, 1978.

47. Carlson K., Chidley M., Sung K.-B., Descour M., Gillenwater A., Follen M., Richards-Kortum R., In vivo fiber-optic confocal reflectance microscope with an injection-molded plastic miniature objective lens // Applied Optics. — 2005. — Apr. — Vol. 44, no. 10. — P. 1792.

48. Jung J.C., Schnitzer M. J., Multiphoton endoscopy // Optics Letters. — 2003. — June. — Vol. 28, no. 11. — P. 902.

49. Gobel W., Kerr J. N. D., Nimmerjahn A., Helmchen F., Miniaturized two-photon microscope based on a flexible coherent fiber bundle and a gradient-index lens objective // Optics Letters. — 2004. — Nov. — Vol. 29, no. 21. — P. 2521.

50. Knittel J., Schnieder L., Buess G., Messerschmidt B., Possner T., Endoscope-compatible confocal microscope using a gradient index-lens system // Optics Communications. — 2001. — Feb. — Vol. 188, no. 5/6. — P. 267-273.

51. Cizmar T., Dholakia K., Shaping the light transmission through a multimode optical fibre: complex transformation analysis and applications in biophotonics // Optics Express. — 2011. — Sept. — Vol. 19, no. 20. — P. 18871.

52. Cizmar T., Dholakia K., Exploiting multimode waveguides for pure fibre-based imaging // Nature Communications. — 2012. — Aug. — Vol. 3. — P. 1027.

53. Papadopoulos I. N., Farahi S., Moser C., Psaltis D., Focusing and scanning light through a multimode optical fiber using digital phase conjugation // Optics Express. — 2012. — Apr. — Vol. 20, no. 10. — P. 10583.

54. Choi Y., Yoon C., Kim M., Yang T. D., Fang-Yen C., Dasari R. R., Lee K. J., Choi W., Scanner-Free and Wide-Field Endoscopic Imaging by Using a Single Multimode Optical Fiber // Physical Review Letters. — 2012. — Nov. — Vol. 109, no. 20.

55. Deisseroth K., Optogenetics // Nature Methods. — 2010. — Dec. — Vol. 8, no. 1.—P. 26-29.

56. Aravanis A. M, Wang L.-P., Zhang F., Meltzer L. A., Mogri M. Z., Schneider M. B., Deisseroth K., An optical neural interface: in vivo control of rodent motor cortex with integrated fiberoptic and optogenetic technology // Journal ofNeural Engineering. — 2007. — May. — Vol. 4, no. 3. — S143-S156.

57. Sparta D. R., Stamatakis A. M., Phillips J. L., Hovels0 N., Zessen R. van, Stuber G. D., Construction of implantable optical fibers for long-term optogenetic manipulation of neural circuits // Nature Protocols. — 2011. — Dec. — Vol. 7, no. 1. — P. 12-23.

58. Palma G. D. D., Confocal laser endomicroscopy in the "in vivo" histological diagnosis of the gastrointestinal tract // World Journal of Gastroenterology. — 2009. — Vol. 15, no. 46. — P. 5770.

59. Meining A., Bajbouj M., Schmid R., Confocal fluorescence microscopy for detection of gastric angiodysplasia // Endoscopy. — 2007. — Dec. — Vol. 39, S 1. —E145-E145.

60. Bickenbach J., Czaplik M., Dembinski R., Pelosi P, Schroeder W., Marx G., Rossaint R., In vivo microscopy in a porcine model of acute lung injury // Respiratory Physiology & Neurobiology. — 2010. — July. — Vol. 172, no. 3. — P. 192-200.

61. Thiberville L., Salaun M., Bronchoscopic Advances: On the Way to the Cells // Respiration. — 2010. — Vol. 79, no. 6. — P. 441-449.

62. Delius S., Feussner H., Wilhelm D., Karagianni A., Henke J., Schmid R., Meining A., Transgastric in vivo histology in the peritoneal cavity using miniprobe-based confocal fluorescence microscopy in an acute porcine model // Endoscopy. — 2007. — May. — Vol. 39, no. 5. — P. 407-411.

63. Doronina-Amitonova L. V., Fedotov I. V., Ivashkina O. I., Zots M. A., Fedotov A. B., Anokhin K. V., Zheltikov A. M., Implantable fiber-optic interface for parallel multisite long-term optical dynamic brain interrogation in freely moving mice // Scientific Reports. — 2013. — Nov. — Vol. 3, no. 1.

64. Wilt B. A., Burns L.D., Ho E.T.W., Ghosh K. K., MukamelE. A., Schnitzer M. J.., Advances in Light Microscopy for Neuroscience // Annual Review of Neuroscience. — 2009. — T. 32, № 1. — C. 435—506.

65. Konorov S. O., Zheltikov A. M., Scalora M., Photonic-crystal fiber as a multifunctional optical sensor and sample collector // Optics Express. — 2005. — Май. — Т. 13, № 9. — С. 3454—3459.

66. Ye J. Y., Myaing M. T., Thomas T. P, Majoros I., Koltyar A., Baker Jr. J. R., Wadsworth W. J., Bouwmans G., Knight J. C., Russell P. S. J., Norris T. B., Development of a double-clad photonic-crystal-fiber-based scanning microscope. — 2005.

67. Fedotov I. V., Fedotov A. B., Doronina L. V., Zheltikov A. M., Enhancement of guided-wave two-photon-excited luminescence response with a photonic-crystal fiber // Applied Optics. — 2009. — Окт. — Т. 48, № 28. — С. 5274—5279.

68. Федотов И. В., Доронина Л. В., Федотов А. Б., Жохов П. А., Сидоров-Бирюков Д. А., Алфимов М. В., Желтиков А. М., Наночастицы в наносве-товоде: Оптические системы расширенной функциональности на основе импрегнированных наночастицами микро-и наносветоводных структур // Российские Нанотехнологии. — 2010. — Т. 5, № 3/4. — С. 98—101.

69. Zheltikov A. M., Optical devices: The friendly gas phase // Nature Materials. — 2005. — Apr. — Vol. 4, no. 4. — P. 267-268.

70. Engelbrecht C. J., Johnston R. S., Seibel E. J., Helmchen F., Ultra-compact fiber-optic two-photon microscope for functional fluorescence imaging in vivo // Optics Express. — 2008. — Апр. — Т. 16, № 8. — С. 5556—5564.

71. Piyawattanametha W., Cocker E. D., Burns L. D., Barretto R. P. J., Jung J. C., Ra H., Solgaard O., Schnitzer M. J., In vivo brain imaging using a portable 2.9 g two-photon microscope based on a microelectromechanical systems scanning mirror // Optics Letters. — 2009. — Авг. — Т. 34, № 15. — С. 2309—2311.

72. Lanin A. A., Fedotov I. V., Sidorov-Biryukov D. A., Doronina-Amitonova L. V., Ivashkina O. I., Zots M. A., Sun C.-K., Ömer Ilday F., Fedotov A. B., Anokhin K. V., Zheltikov A. M., Air-guided photonic-crystal-fiber pulse-compression delivery of multimegawatt femtosecond laser output for nonlinear-optical imaging and neurosurgery // Applied Physics Letters. — 2012. — Март. — Т. 100, № 10. — С. 101104.

73. Alfano R. R., Shapiro S. L., Emission in the Region 4000 to 7000 Ä Via Four-Photon Coupling in Glass // Phys. Rev. Lett. — 1970. — Mar. — Vol. 24, issue 11.—P. 584-587.

74. Dianov E., Karasik A. Y., Mamyshev P., Prokhorov A., Serkin V., Stel'Makh M., Fomichev A., Stimulated-Raman conversion of multisoliton pulses in quartz optical fibers // JETP Lett. — 1985. — Vol. 41, no. 6. — P. 242.

75. Kodama Y., Hasegawa A., Nonlinear pulse propagation in a monomode dielectric guide // IEEE Journal of Quantum Electronics. — 1987. — May. — Vol. 23, no. 5.—P. 510-524.

76. Dudley J. M., Genty G., Coen S., Supercontinuum generation in photonic crystal fiber // Reviews of modern physics. — 2006. — Vol. 78, no. 4. — P. 1135.

77. Chen C.-M., Kelley P. L., Nonlinear pulse compression in optical fibers: scaling laws and numerical analysis // JOSA B. — 2002. — Vol. 19, no. 9. — P. 19611967.

78. Mitschke F. M., Mollenauer L. F., Discovery of the soliton self-frequency shift // Opt. Lett. — 1986. — Oct. — Vol. 11, no. 10. — P. 659-661.

79. Islam M. N., Sucha G., Bar-Joseph I., Wegener M., Gordon J. P., Chemla D. S., Femtosecond distributed soliton spectrum in fibers // Journal of the Optical Society of America B. — 1989. — June. — Vol. 6, no. 6. — P. 1149.

80. Frosz M. H., Bang O., Bjarklev A., Soliton collision and Raman gain regimes in continuous-wave pumped supercontinuum generation // Optics express. — 2006. — Vol. 14, no. 20. — P. 9391-9407.

81. Akhmediev N., Karlsson M., Cherenkov radiation emitted by solitons in optical fibers // Physical Review A. — 1995. — Vol. 51, no. 3. — P. 2602.

82. Genty G., Lehtonen M., Ludvigsen H., Route to broadband blue-light generation in microstructured fibers // Optics letters. — 2005. — Vol. 30, no. 7. — P. 756758.

83. Gorbach A., Skryabin D., Stone J. M., Knight J., Four-wave mixing of solitons with radiation and quasi-nondispersive wave packets at the short-wavelength edge of a supercontinuum // Optics express. — 2006. — Vol. 14, no. 21. — P. 9854-9863.

84. Travers J. C., Kennedy R. E., Popov S. V., Taylor J. R., Sabert H., Mangan B., Extended continuous-wave supercontinuum generation in a low-water-loss holey fiber // Optics letters. — 2005. — Vol. 30, no. 15. — P. 1938-1940.

85. Travers J.C., Popov S. V., Taylor J. R., Extended blue supercontinuum generation in cascaded holey fibers // Optics letters. — 2005. — Vol. 30, no. 23. — P. 31323134.

86. Kudlinski A., George A. K., Knight J. C., Travers J.C., Rulkov A. B., Popov S. V., Taylor J. R., Zero-dispersion wavelength decreasing photonic crystal fibers for ultraviolet-extended supercontinuum generation // Optics Express. — 2006. — Vol. 14, no. 12. — P. 5715-5722.

87. Travers J.C., Rulkov A. B., Popov S. V., Taylor J. R., Kudlinski A., George A. K., Knight J. C., Multi-watt supercontinuum generation from 0.3 to 2.4 ^m in PCF tapers // Quantum Electronics and Laser Science Conference, 2007. QELS'07. — IEEE, 2007. — P. 1-2.

88. Travers J.C., Taylor J. R., Soliton trapping of dispersive waves in tapered optical fibers // Optics letters. — 2009. — Vol. 34, no. 2. — P. 115-117.

89. Stone J. M., Knight J. C., Visibly "white" light generation in uniform photonic crystal fiber using a microchip laser // Optics express. — 2008. — Vol. 16, no. 4.—P. 2670-2675.

90. Westbrook P. S., Nicholson J. W., Feder K. S., Yablon A. D., Improved supercontinuum generation through UV processing of highly nonlinear fibers // Journal of Lightwave Technology. — 2005. — Vol. 23, no. 1. — P. 13.

91. Champert P. -A., Couderc V., Leproux P., Février S., Tombelaine V., Labonté L., Roy P., Froehly C., Nérin P., White-light supercontinuum generation in normally dispersive optical fiber using original multi-wavelength pumping system // Optics express. — 2004. — Vol. 12, no. 19. — P. 4366-4371.

92. Dudley J. M., Coen S., Coherence properties of supercontinuum spectra generated in photonic crystal and tapered optical fibers // Optics Letters. — 2002. — July. — Vol. 27, no. 13. — P. 1180.

93. Genty G., Dudley J. M., Eggleton B. J., Modulation control and spectral shaping of optical fiber supercontinuum generation in the picosecond regime // Applied Physics B: Lasers and Optics. — 2009. — Vol. 94, no. 2. — P. 187-194.

94. Rudinskiy N., Hawkes J. M., Betensky R. A., Eguchi M., Yamaguchi S., Spires-Jones T. L., Hyman B. T., Orchestrated experience-driven Arc responses are disrupted in a mouse model of Alzheimer's disease // Nature Neuroscience. — 2012. — Oct. — Vol. 15, no. 10. — P. 1422-1429.

95. Xie H., LiuY., Zhu Y., Ding X., Yang Y., Guan J.-S., In vivo imaging of immediate early gene expression reveals layer-specific memory traces in the mammalian brain // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2014. — Feb. — Vol. 111, no. 7. — P. 2788-2793.

96. Lecoq J., Savall J., Vucinic D., Grewe B. F., Kim H., Li J. Z., Kitch L. J., Schnitzer M. J., Visualizing mammalian brain area interactions by dual-axis two-photon calcium imaging // Nature Neuroscience. — 2014. — Dec. — Vol. 17, no. 12.—P. 1825-1829.

97. Helmchen F., Denk W., Kerr J. N. D., Miniaturization of Two-Photon Microscopy for Imaging in Freely Moving Animals // Cold Spring Harbor Protocols. — 2013. — Jan. — Vol. 2013, no. 10. — pdb.top078147.

98. Ghosh K. K., Burns L. D., Cocker E. D., Nimmerjahn A., Ziv Y., Gamal A. E., Schnitzer M. J., Miniaturized integration of a fluorescence microscope // Nature Methods. — 2011. — Oct. — Vol. 8, no. 10. — P. 871-878.

99. Ziv Y., Burns L. D., Cocker E. D., Hamel E. O., Ghosh K. K., Kitch L. J., Gamal A. E., Schnitzer M. J., Long-term dynamics of CA1 hippocampal place codes // Nature Neuroscience. — 2013. — Mar. — Vol. 16, no. 3. — P. 264-266.

100. Murayama M., Larkum M. E., In vivo dendritic calcium imaging with a fiberoptic periscope system // Nature Protocols. — 2009. — Oct. — Vol. 4, no. 10. — P. 1551-1559.

101. Ferray M., L'Huillier A., Li X. F., Lompre L. A., Mainfray G., Manus C., Multiple-harmonic conversion of 1064 nm radiation in rare gases // Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. — 1988. — T. 21, № 3. — C. L31.

102. Hentschel M., Kienberger R., Spielmann C., Reider G. A., Milosevic N., Brabec T., Corkum P, Heinzmann U., Drescher M., Krausz F., Attosecond metrology // Nature. — 2001. — Nov. — Vol. 414, no. 6863. — P. 509-513.

103. Corkum P. B., Plasma perspective on strong field multiphoton ionization // Physical Review Letters. — 1993. — T. 71, № 13. — C. 1994.

104. Balciunas T., Fourcade-Dutin C., Fan G., Witting T., Voronin A. A., Zheltikov A. M., Gerome F., Paulus G. G., Baltuska A., Benabid F., A strong-field driver in the single-cycle regime based on self-compression in a kagome fibre // Nature Communications. — 2015. — Jan. — Vol. 6. — ncomms7117.

105. Wirth A., Hassan M. T., GrguraEY I., Gagnon J., Moulet A., Luu T. T., Pabst S., Santra R., Alahmed Z. A., Azzeer A. M., Yakovlev V. S., Pervak V., Krausz F., Goulielmakis E., Synthesized Light Transients // Science. — 2011. — Vol. 334, no. 6053.—P. 195-200.

106. Hassan M. T., Luu T. T., Moulet A., Raskazovskaya O., Zhokhov P, Garg M., Karpowicz N., Zheltikov A. M., Pervak V., Krausz F., Goulielmakis E., Optical attosecond pulses and tracking the nonlinear response of bound electrons // Nature. — 2016. — Feb. — Vol. 530, no. 7588. — P. 66-70.

107. Zheltikov A. M., Voronin A. A., Kienberger R., Krausz F., Korn G., Frequency-Tunable Multigigawatt Sub-Half-Cycle Light Pulses from Coupled-State Dynamics of Optical Solitons and Impulsively Driven Molecular Vibrations // Physical Review Letters. — 2010. — Abe — T. 105, № 10. — C. 103901.

108. Goulielmakis E., Schultze M., Hofstetter M., Yakovlev V. S., Gagnon J., Uiberacker M., Aquila A. L., Gullikson E. M., Attwood D. T., Kienberger R., Krausz F., Kleineberg U., Single-Cycle Nonlinear Optics // Science. — 2008. — Vol. 320, no. 5883. — P. 1614-1617.

109. Smirnova O., Mairesse Y., Patchkovskii S., Dudovich N., Villeneuve D., Corkum P, Ivanov M. Y., High harmonic interferometry of multi-electron dynamics in molecules // Nature. — 2009. — Aug. — Vol. 460, no. 7258. — P. 972-977.

110. Mauritsson J.,Remetter T.,SwobodaM.,KlünderK.,L'Huillier A., SchaferK. J, Ghafur O., Kelkensberg F., Siu W., Johnsson P, Vrakking M. J. J., Znakovskaya I., Uphues T., Zherebtsov S., Kling M. F., Lépine F., Benedetti E., Ferrari F., Sansone G., Nisoli M., Attosecond Electron Spectroscopy Using a Novel Interferometric Pump-Probe Technique // Phys. Rev. Lett. — 2010. — July. — Vol. 105, issue 5. — P. 053001.

111. Fleischer A., Wörner H. J., Arissian L., Liu L. R., Meckel M., Rippert A., Dörner R., Villeneuve D. M., Corkum P. B., Staudte A., Probing Angular Correlations in Sequential Double Ionization // Phys. Rev. Lett. — 2011. — Sept. — Vol. 107, issue 11. — P. 113003.

112. Tzallas P, Skantzakis E., Nikolopoulos L. A. A., Tsakiris G. D., Charalambidis D., Extreme-ultraviolet pump-probe studies of one-femtosecond-scale electron dynamics // Nat Phys. — 2011. — Oct. — Vol. 7, no. 10. — P. 781784.

113. Sansone G., Benedetti E., Calegari F., Vozzi C., Avaldi L., Flammini R., Poletto L., Villoresi P., Altucci C., Velotta R., Stagira S., De Silvestri S., Nisoli M., Isolated Single-Cycle Attosecond Pulses // Science. — 2006. — Vol. 314, no. 5798. — P. 443-446.

114. Wirth A., Hassan M. T., Grguras I., Gagnon J., Moulet A., Luu T. T., Pabst S., Santra R., Alahmed Z. A., Azzeer A. M., Yakovlev V S., Pervak V., Krausz F., Goulielmakis E., Synthesized Light Transients // Science. — 2011. — Oct. — Vol. 334, no. 6053. — P. 195-200.

115. Haessler S., Caillat J., Boutu W., Giovanetti-Teixeira C., Ruchon T., Auguste T., Diveki Z., Breger P, Maquet A., Carre B., Taieb R., Salieres P, Attosecond imaging of molecular electronic wavepackets // Nat Phys. — 2010. — Mar. — Vol. 6, no. 3.—P. 200-206.

116. Goulielmakis E., Loh Z.-H., Wirth A., Santra R., Rohringer N., Yakovlev V S., Zherebtsov S., Pfeifer T., Azzeer A. M., Kling M. F., Leone S. R., Krausz F., Real-time observation of valence electron motion // Nature. — 2010. — Aug. — Vol. 466, no. 7307. — P. 739-743.

117. Agrawal G., Applications of Nonlinear Fiber Optics (Optics and Photonics). — Academic Press, 2001.

118. Berge L., Skupin S., Nuter R., Kasparian J., Wolf J.-P., Ultrashort filaments of light in weakly ionized, optically transparent media // Reports on Progress in Physics. — 2008. — Sept. — Vol. 71, no. 10. — P. 109801.

119. Келдыш Л., Ионизация в поле сильной электромагнитной волны // ЖЭТФ. — 1964. — Т. 47. — С. 1945—1956.

120. Fisher R. A., Bischel W. K., Numerical studies of the interplay between self-phase modulation and dispersion for intense plane-wave laser pulses // Journal of Applied Physics. — 1975. —Nov. — Vol. 46, no. 11. —P. 4921-4934.

121. Cooley J. W., Tukey J. W., An algorithm for the machine calculation of complex Fourier series // Mathematics of Computation. — 1965. — May. — Vol. 19, no. 90. — P. 297-297.

122. Виноградова М., Руденко О., Сухорукое А., Теория волн. — М.: Наука, 1979.

123. Marcuse D., Gaussian approximation of the fundamental modes of graded-index fibers // Journal of the Optical Society of America. — 1978. — Jan. — Vol. 68, no. 1.—P. 103.

124. Yaroslavsky A. N., Schulze P. C., Yaroslavsky I. V., Schober R., Ulrich F., Schwarzmaier H.-J., Optical properties of selected native and coagulated human brain tissues in vitro in the visible and near infrared spectral range // Physics in Medicine & Biology. — 2002. — Vol. 47, no. 12. — P. 2059.

125. Исимару А., Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. Т. 1. — Мир, 1981.

126. Rohringer N., Santra R., Multichannel coherence in strong-field ionization // Phys. Rev. A. — 2009. — May. — Vol. 79, issue 5. — P. 053402.

127. Karim M. R., Rahman B. M. A., Agrawal G. P, Mid-infrared supercontinuum generation using dispersion-engineered Gen.5As24Se645 chalcogenide channel waveguide // Optics Express. — 2015. — Mar. — Vol. 23, no. 5. — P. 69036914.

128. Thai A., HemmerM., Bates P. K., Chalus O., BiegertJ., Sub-250-mrad, passively carrier-envelope-phase-stable mid-infrared OPCPA source at high repetition rate // Optics Letters. — 2011. — Oct. — Vol. 36, no. 19. — P. 3918-3920.

129. Wallner O., Leeb W. R., Winzer P. J., Minimum length of a single-mode fiber spatial filter // JOSA A. — 2002. — Vol. 19, no. 12. — P. 2445-2448.

130. Li H. H., Refractive index of alkaline earth halides and its wavelength and temperature derivatives // Journal of Physical and Chemical Reference Data. — 1980. — Т. 9, № 1. — С. 161—290.

131. Goulielmakis E., Yakovlev V. S., Cavalieri A. L., Uiberacker M., Pervak V., Apolonski A., Kienberger R., Kleineberg U., Krausz F., Attosecond Control and Measurement: Lightwave Electronics // Science. — 2007. — Aug. — Vol. 317, no. 5839.—P. 769-775.

132. Barretto R. P. J., Schnitzer M. J., In Vivo Microendoscopy of the Hippocampus // Cold Spring Harbor Protocols. — 2012. — Jan. — Vol. 2012, no. 10. — pdb.prot071472.

133. LeChasseur Y., Dufour S., Lavertu G., Bories C., Deschênes M., Vallée R., De Koninck Y, A microprobe for parallel optical and electrical recordings from single neurons in vivo // Nature Methods. — 2011. — Apr. — Vol. 8, no. 4. — P. 319-325.

134. Cui G., Jun S. B., Jin X., Pham M. D., Vogel S. S., Lovinger D. M., Costa R. M., Concurrent activation of striatal direct and indirect pathways during action initiation // Nature. — 2013. — Feb. — Vol. 494, no. 7436. — P. 238-242.

135. Gore B. B., Soden M. E., Zweifel L. S., Visualization of plasticity in fear-evoked calcium signals in midbrain dopamine neurons // Learning & Memory. — 2014.— Jan. —Vol. 21, no. 11.—P. 575-579.