- Экспериментально и теоретически показано, что нелинейно-оптический отклик изотропной среды состоящей из оптически активных молекул на частотах второй гармоники, суммарной частоты и многоволнового смешения определяемый четными нелинейностями , чувствителен к знаку молекулярной оптической активности и молекулярной структуре. Учет конечного углового спектра сфокусированного пучка лазерного излучения фемтосекундной длительности и конечной ширины его частотного спектра при описании взаимодействия электромагнитного излучения с изотропной оптически-активной средой позволяет предсказать появление новых нелинейных поляризационных эффектов , чувствительных к зеркальной асимметрии исследуемой оптически -активной жидкости. Процесс генерации когерентной "запрещенной" второй гармоники позволяет изучать внутримолекулярную конформационную динамику оптически-активных фотохромных молекул в схеме по типу "оптическая накачка -"запрещенной" вторая гармоника зондирование». Процесс генерации когерентной «запрещенной» второй гармоники фемтосекундных лазерных импульсов в объеме изотропной оптически-активной жидкости чувствителен к зеркальной асимметрии оптически-активной жидкости и обладает характером интерференционного нелинейного взаимодействия.
- Использование поверхности оптически -активной жидкости позволяет развить новый вид спектроскопии, занимающий промежуточное положение между «безфоновыми» хирально-чувствительными методами на основе объемных электродипольных нелинейностей и хирально -чувствительными методами , базирующимися на регистрации эффектов нелокального взаимодействия . Измерение зависимости интенсивности s-поляризованной компоненты сигнала ВГ, отраженной от поверхности изотропной оптически -активной жидкости, как функции от угла поворота плоскости поляризации линейно-поляризованного излучения основной частоты, дает информацию об относительной величине и фазе компоненты тензора квадратичной восприимчивости , обусловленной энантиоморфизмом исследуемой системы. Сочетание возбуждения поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ) и генерации волн на частотах ВГ, СЧ и ЧВС при отражении фемтосекундных лазерных импульсов от поверхности изотропной оптически-активной жидкости повышает уровень нелинейно-оптического сигнала и общую чувствительность методов исследования оптически активных молекул. Поляризационные зависимости отражённой ГВГ, отраженной от границы металл-жидкость в условиях возбуждения ПЭВ для двух зеркальных энантиомеров хиральных молекул имеют существенно разную форму.
- Пикосекундная импульсная терагерцовая спектроскопия позволяет изучать температурную и временную динамику изменений молекулярной структуры, отражая при этом как их межмолекулярные так и внутримолекулярные движения, а также дает косвенную информацию об энантиоморфизме исследуемой молекулярной системы. На примере молекул воды экспериментально показано, что предельная чувствительность метода и мпульсной терагерцовой спектроскопии к присутствию регистрируемых молекул на поверхности составляет от долей до счетного числа монослоев.
- Однозначно показано , что добавление второй оптической гармоники фемтосекундного излучения к основной гармонике отвечает за экспериментально наблюдаемое усиление терагерцевого излучения из зоны оптического пробоя в фокусе фемтосекундного лазерного импульса при этом, доминирующим механизмом усиления генерации терагерцевого излучения я вляется увеличение вероятности многофотонной ионизации. Однако появление переходного фототока также играет решающую роль. Скорость ионизации максимальна, если сдвиг фаз между первой и второй гармониками кратен π, тогда как начальный импульс фотоэлектронов максимален при π/2. Конкуренция между этими двумя эффектами может приводить к тому, что максимум генерации может наблюдаться при промежуточных значениях угла, не кратных π /2 или π. При использовании газовой среды для регистрации широкополосного импульсного терагерцового излучения по исследованию временного профиля огибающей второй гармоники лазерного поля, генерируемого при нелинейном взаимодействии лазерного и терагерцового импульсов в плазме оптического пробоя спектральные и временные характеристики огибающей второй гармоники оптического излучения и терагерцового импульса совпадают только при малых длительностях лазерного излучения. Для достаточно больших длительностей лазерных импульсов спектральная линия второй гармоники смещается в область более низких частот, а ее временной профиль определяется интегралом по времени от электрического поля терагерцового излучения.
2.A.P.Shkurinov, A.V.Dubrovskii and N.I.Koroteev. Second Harmonic Gene-ration in an Optically Active Liquid: Experimental Observation of a Fourth-Order Optical Nonlinearity due to Molecular Chirality // Physical Review Letters. – 1993. - V.70.- N.8. - P.1085-1088.
3.А.А.Ангелуц, Н .И.Коротеев, И .А.Ожередов, А .П.Шкуринов // Генерация второй гармоники фемтосеку ндных импульсов при отражении от металлической поверхности: усиление периодической модуляцией рельефа.- 1996.- Письма в ЖЭТФ, Т.63, N3, С. 165-169.
4.А.В. Балакин, Д. Буше, Н .И. Коротеев, П. Масселин, А.В .Пакулев, Э. Фертейн, А .П.Шкуринов // Экспериментальное наблюдение интерференции процессов трех- и пяти - волнового смешения при генерации второй оптической гармоники в растворе бактериородопсина. -1996.-Письма в ЖЭТФ.- Т.64.- N10.-С. 718-723.
5.А.А.Ангелуц, А.А.Гончаров, Н.И.Коротеев, И.А.Ожередов, А.П.Шкуринов // Генерация второй гармоники при отражении сфокусированных пучков фемтосекундных импульсов от металлической поверхности с периодическим рельефом.-1997.- Квантовая Электроника.- N1.-С. 67-70.
6.А.В. Балакин, Д. Буше, Н .И. Коротеев, П. Масселин, А.В .Пакулев, Э. Фертейн, А .П.Шкуринов // Поляризационные характеристики “запрещенной” второй оптической гармоники фемтосекундных лазерных импульсов в растворе Бактериородопсина.-1997.-ЖЭТФ.- Т.85.- N1.- С.52-60.
7.A.V.Balakin, D.Boucher, E.Fertein, P.Masselin, A.V.Pakulev, A.Yu.Resniansky, A.P.Shkurinov and N.I.Koroteev. Experimental observation of the interference of three-and five-wave mixing processes into the signal of Second harmonic generation in bacteriorhodopsine solution // Optics Communication.-1997.- V141, N5-6.-P.343-352.
8.А.В.Балакин, Д .Буше, Н .И.Коротеев, П.Масселин, А .В.Пакулев, Э .Фертейн, А.П.Шкуринов // Спектральная зависимость возбуждения "запрещенной" второй оптической гармоники в водной суспензии пурпурных мембран фемтосекундными лазерными импульсами в условиях электронного резонанса .-Письма в ЖЭТФ.-1998.- Т.67.- В.4.- С. 269-274.
9.А.А.Ангелуц, А.В.Балакин, Д.Буше, И.Г.Ильина, Н.И.Коротеев, П.Масселин, О.В.Михалев, А.В.Пакулев, Э.Фертейн, А.П.Шкуринов // Генерация второй гармоники при отражении от поверхности раствора зеркально-асимметричных молекул: новый инструмент для исследования молекулярной хиральности.-1999.-Оптика и Спектроскопия.- Т.87.- N1.- С.151-156.
10.A.V.Balakin, D.Boucher, V.A.Bushuev, N.I.Koroteev, B.I.Mantsyzov, P.Masselin, I.A.Ozheredov, A.P.Shkurinov. Enhancement of second-harmonic generation with femtosecond laser pulses near the photonic band edge for different polarizations of incident light. Optics Letters, V.24, No.12, 1999, pp.793-795.
11.А.В.Андреев, О .А.Андреева, А .В.Балакин, Д .Буше, П .Масселин, И.А.Ожередов, И.Р.Прудников, А.П.Шкуринов // О механизмах генерации второй гармоники в одномерных периодических средах.-Квантовая Электроника. – 1999.-Т.28, N1, 1999.- C.632-637.
12.А.В.Балакин, Д .Буше, В .А.Бушуев, Б .И.Манцызов, П.Масселин, И.А.Ожередов, А.П.Шкуринов // Усиление генерации сигнала суммарной частоты в многослойных периодических структурах на краях брэгговской запрещенной зоны.-1999.- Письма в ЖЭТФ.- Т.70, В.11.-С. 725-729.
13.A.V.Balakin, V.A.Bushuev, B.I.Mantsyzov, I.A.Ozheredov, E.V.Petrov, A.P.Shkurinov, P.Masselin, G.Mouret // Enhancement of sum frequency generation near the photonic band gap edge under the quasi-phase matching conditions.- 2001.-Physical Review E.- V.E63, P.046609-1 -- 046609-10.
14.Yu.E.Lozovik, S.P.Merkulova, M.M.Nazarov, P.Masselin // Time resolved nonlinear surface plasmon optics.-2002.-Письма в ЖЭТФ.- Т75.- В.9-10.- С.551-554
15.A.V.Andreev, A.V.Balakin, A.B.Kozlov, I.A.Ozheredov, I.R.Prudnikov, A.P.Shkurinov, P.Masselin, G.Mouret // Nonlinear process in photonic crystals under the noncollinear interaction.-2002.- J.Opt.Soc.Am. B.- V19.- N9.- P.2083-209311.
16.A.V.Andreev, M.M.Nazarov, I.R.Prudnikov, P.Masselin, A.P.Shkurinov // Noncollinear excitation of surface electromagnetic waves: Enhancement of nonlinear optical surface response.- 2004.-Phys.Rev.B.-V. B69, P.035403.
17.А.В. Андреев, А.А. Корнеев, Л.С. Мукина, М.М. Назаров, И.Р. Прудников, А.П.Шкуринов // Особенности возбуждения поверхностных плазмонов при неколлинеарном рассеянии света.-2005.-Квантовая Электроника.- Т.35.- №1, С. 27-32.
18.В.Я.Гайворонский, М.М.Назаров, Д .А.Сапожников, Е .В.Шепелявый, С.А.Шкельнюк, А .В.Шуваев, А .П.Шкуринов // Конкуренция линейных и нелинейных процессов при генерации когерентного терагерцового излучения в кристалле ZnTe.-2005.-Квантовая Электроника, N5, С. 407-414.
19.M.M.Nazarov, L.S.Mukina, A.V.Shuvaev, D.A.Sapozhnikov, V.A.Trofimov // Excitation and Propagation of Surface Electromagnetic Waves Studied by Terahertz Spectrochronography.-2005.- Laser Phys. Letters.- V2.- N.10.- P. 471–475.
20.A.V.Balakin, A.A.Goncharov, N.I.Koroteev, M.M.Nazarov, A.P.Shkurinov, D.Boucher, P.Masselin // Chiral-sensitive second harmonic generation enhanced by surface electromagnetic waves. - Nonlinear Optics.-2000.- V23, P.331-346.
21.Yu.E.Lozovik, S.P. Merkulova, M.M. Nazarov, A.P. Shkurinov // From two-beam surface plasmon interaction to femtosecond surface optics and spectroscopy.- Physics Letters.- 2000.-V.A276.-P.127–132.
22.A.V.Andreev, A.V.Balakin, D.Boucher, P. Masselin, G.Mouret, I.A.Ozheredov, A.P.Shkurinov // Compression of femtosecond laser pulses in thin one-dimensional photonic crystals.-2001.- Phys. Rev. E.- V.63.- P.016602.
23.A.V. Andreev, A.A.Korneev, L.S.Mukina, M.M.Nazarov, I.R.Prudnikov, A.P.Shkurinov // Simultaneous generation of second and third optical harmonics on a metal grating.- 2006.- Physical Review B.- V.74.- P. 235421-1 - 235421-7.
24.L.S.Mukina, M.M.Nazarov, A.P.Shkurinov // Propagation of THz plasmon pulse on corrugated and flat metal surface.- 2006.-Surface Science.- V.600, N20.- P.4771-4776.
25.В.Н. Сафонов, В .А.Трофимов, А .П.Шкуринов // О точности измерения мгновенных спектральных интенсивностей фемтосекундных импульсов.- 2006.-ЖТФ.- Т.76, В.4, С.тр. 78-84.
26.M. Nazarov, J.-L. Coutaz, F. Garet, A.Shkurinov // THz surface plasmon jump between two metal edges. – 2007.- Optics Communications.- V. 277.- P. 33–39.
27.А.В. Шуваев, М.М. Назаров, А .С. Чиркин, А .П.Шкуринов // Черенковское излучение, возбуждаемое сверхкоротким лазерным импульсом с наклонным амплитудным фронтом.-2007.-Известия вузов. Радиофизика.- Т.50.- №10-11.- С. 922-9287
28.М.М.Назаров, Е.А.Кулешев, В.В.Тучин, А.П.Шкуринов // Терагерцовая импульсная спектроскопия биологических тканей.- 2008.- Квантовая Электроника.-Т.38.- №7.- С. 647 – 654.
29.N.N. Brandt, A.Yu. Chikishev, A.V. Kargovsky, M.M. Nazarov, O.D. Parashchuk, D.A. Sapozhnikov, I.N. Smirnova, N. V. Sumbatyan, A.P.Shkurinov // Terahertz Time-Domain and Raman spectroscopy of the sulfur-containing peptide dimers: low-frequency markers of disulfide bridges. -2008. - Vibrational Spectroscopy.- V. 47.-P.53-58.
30.M.M. Nazarov, A.V. Shepelev, V.A. Skuratov, A.P.Shkurinov, D.L. Zagorski // Heavy ions irradiated crystal GaAs as an active non-linear matrix for the generation of THz radiation.-2008.- Radiation Measurements.- V.43 P.591-593.
31.M. Nazarov, F.Garet, D.Armand, A.Shkurinov, J.-L.Coutaz // Surface plasmon THz waves on gratings.- 2008.-C. R. Physique.- V.9.- P.232-247.
32.R.R. Musin, Q. Xing, Y.Li, M.Hu, L. Chai, Q.Wang, Y.M. Mikhailova, M.M. Nazarov, A.P.Shkurinov, A. M. Zheltikov // Design rules for phase-matched terahertz surface electromagnetic wave generation by optical rectification in a nonlinear planar waveguide.- 2008.- Applied Optics.- V.47.- N4.- P. 489-494.
33.M.M.Nazarov, S.A. Makarova, O.G.Okhotnikov, A.P.Shkurinov // The use of combination of nonlinear optical materials to control terahertz pulse generation and detection.-2008.-Applied Physics Letters.- V.92.- N2.- art. no. 021114.
34.G.Gaborit, D.Armand, J.-L.Coutaz, M.M.Nazarov, A.P.Shkurinov // Excitation and focusing of terahertz surface plasmons using a grating coupler with elliptically curved grooves.- 2009.- Applied Physics Letters.- V.94,- N23.-art. no. 231108.
35.А. В. Бородин, В. Я. Гайворонский, О. Д. Качковский, Я. A. Простота, А. В. Карговский, М. М. Назаров, Д. А. Сапожников, Ю. Л. Сломинский, И. Н. Смирнова, А.П.Шкуринов // Структурно-чувствительные изменения в спектрах терагерцового поглощения производных мероцианиновых красителей. - 2009.-Оптика и спектроскопия.- Т. 107.- № 4. - С. 535-545.
36.О.П.Черкасова, В.И.Федоров, М.М.Назаров, А.П.Шкуринов // Терагерцовая спектросокопия биологических молекул.- 2009.- Известия вузов Радиофизика.-Т.52.- № 7.-С. 576-582.
37. М.М. Назаров, А.А. Ангелуц, Д.А. Сапожников, А.П.Шкуринов // Выбор нелинейных оптических и полупроводниковых преобразователей фемтосекундного лазерного импульса в терагерцовый диапазон.-2009.- Известия вузов Радиофизика.- т. 52.- № 8, С. 595-606.
38. А.В.Андреев, М.М.Назаров, И.Р.Прудников, А.П.Шкуринов // Запрещённые зоны спектрах терагерцовых поверхностных плазмонов на металлических дифракционных решётках.- 2009.- Письма в ЖЭТФ.- Т.90.- №3.-С. 195-198.
39.A.V. Balakin, A.V.Borodin, I.A.Kotelnikov, A.P. Shkurinov // Terahertz emission from a femtosecond laser focus in a two-color scheme. - 2010. - JOSA B.- V. 27.- N1.-P. 16-26.
40.А.А. Ангелуц, А.А.Голубков, В.А.Макаров // Восстановление спектра диэлектрической роницаемости лоскопараллельной пластины о угловым зависимостям ее коэффициентов пропускания. - Письма в ЖЭТФ.- Т.93.- №4. С. 209-213.
41.А.В. Бородин, ИА.Котельников, А.П.Шкуринов // Многоцветная ионизация атомов двухцветным лазерным импульсом. - ЖЭТФ. - 2011.- Т. 139.- В. 6.- С. 1081-1087.
42.А.А. Фролов , А.В.Бородин, М.Н.Есаулков, А.П.Шкуринов // Теория лазерно-плазменного метода детектирования терагерцового излучения. - ЖЭТФ. -2012. - Т.141. - В.6. - С. 1027-1040.
43.В.И. Мухин, А.Н. Ходан, М.М. Назаров, А.П.Шкуринов // Исследование свойств наноструктурированного оксигидроксида аллюминия терагерцовом диапазоне частот.-Известия вузов. Радиофизика.- 2011. - Т.54. № 8-9. - С.656-665.