О лаборатории Печатные работы Научные темы Онлайн курсы
Вход
МЕНЮ
О лаборатории Печатные работы Научные темы Онлайн курсы
Вход
Лаборатория экспериментальной и теоретической квантовой оптики
Лаборатория экспериментальной и теоретической квантовой оптики

Наша команда

В коллектив лаборатории входят как опытные ученые с мировым именем, так и молодые талантливые экспериментаторы и теоретики. Наши интересы охватывают широкий круг фундаментальных, прикладных и инженерных проблем в области малофотонной квантовой оптики.

В 2020 году исполняется 24 года с момента открытия нашей лаборатории. За это время в лаборатории было защищено более 60 курсовых и 30 дипломных работ, 7 диссертаций к.ф.-м.н. Все курсовые и дипломные работы были защищены исключительно с оценкой отлично. Традиционно, курсовые и дипломные работы наших студентов входят в “top 25” и удостаиваются различных премий на конкурсах Физического факультета и Международного лазерного центра МГУ. Многие из выпускников нашей лаборатории сейчас успешно работают в науке и в высоких технологиях как в России, так и за рубежом. Так, двое - работают в Объединенном институте высоких температур РАН (ОИВТ РАН), возглавляемым академиком В.Е. Фортовым, двое во всемирно известной компании “Samsung” в Южной Корее, один в Centre for Disruptive Photonic Technologies at NTU, в Сингапуре, некоторые стали ведущими специалистами в IT-компаниях в России.
Коллектив лаборатории
24
года опыта
10
сотрудников

Магницкий Сергей Александрович

Руководитель лаборатории Магницкий Сергей Александрович -- известный ученый, один из изобретателей трехмерной оптической памяти. С его именем связано открытие рентгеновского миража и разработка активной рамановской нестационарной спектроскопии молекулярных газов. Tакже Сергей Александрович является одним из разработчиков твердотельных лазеров с отрицательной обратной связью. Под его руководством разработаны и реализованы целый ряд сложных лазерных комплексов для исследования лазерного взаимодействия с веществом.
Автор более 200 печатных работ, 30 международных патентов и более 60 докладов на конференциях. Был руководителем более 20 российских и международных научно-исследовательских проектов. Являлся научным руководителем и одним из основателей ряда российских и международных стартапов в области высоких технологий. Под его руководством защищены 7 кандидатских, 17 дипломных и 42 курсовые работы.
Руководитель

О лаборатории

В 2020 году исполняется 24 года с момента открытия нашей лаборатории. До последнего времени лаборатория имела несколько другое название: “Лаборатория фемтосекундной нанофотоники”. За время своего существования ученые лаборатории участвовали в ряде крупных проектов, оставивших след в лазерной физике:

1. Трехмерная флуоресцентная оптическая память. Лаборатория была научным лидером в разработке одной из двух равноценных частей Проекта “Трехмерная оптическая память”, а именно, в разработке записываемой флуоресцентной 3-х мерной памяти с побитовой записью с помощью последовательности фемтосекундных импульсов и постраничным считыванием с помощью непрерывного лазерного излучения. Работы шли в коллаборации с несколькими институтами РАН, c публичной компанией ASUSTeK Computer Inc., расположенной на Тайване, и несколькими частными компаниями в Нью-Йорке, Реховоте (Израиль) и Лондоне. Председателем Совета директоров одной из Российских компаний, входящих в ассоциацию, был занимавший в то время пост Председателя Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации Е.С. Строев. Внутри кафедры и МЛЦ работу в этом направлении возглавил проф. Н.И. Коротеев, занимавший в то время должность зав. кафедрой и директора МЛЦ. К исследованиям, проводимым на нашей кафедре в этом направлении, были также подключены экспериментальные группы профессоров А.Ю. Чикишева, А.М. Желтикова и А.П. Шкуринова. В это время нашу лабораторию посетил один из основателей (наряду с академиком Р.М. Хохловым) нелинейной оптики лауреат нобелевской премии Nicolaas Bloembergen, который оставил свою подпись, записанную внутри многослойного флуоресцентного диска.

2. Рентгеновские лазеры. В Лаборатории была разработана теория усиления фемтосекундного рентгеновского импульса в плазменном усилителе рентгеновского излучения. Экспериментальные исследования проводились в Японии в Quantum Beam Science Directorate, Japan Atomic Energy Agency, в коллаборации с Объединенным институтом высоких температур РАН и The Graduate School for the Creation of New Photonics, Japan. Работа увенчалась открытием рентгеновского миража. Ниже приводится анонс нашей статьи, вышедшей в 2013 г. в Nature Communications, написанный редактором этого журнала: « The discovery by Magnitskiy and al. of a mirage interference effect in X-ray plasma lasers could lead to new possibilities to control the output of such lasers»

3. Фотонные кристаллы. Работы по исследованию свойств фотонных кристаллов были инициированы в 1997 г. проф. Н.И. Коротеевым, занимавшим в то время должность заведующего нашей кафедры и директора МЛЦ. Работы носили чисто теоретический характер и велись в коллаборации с проф. А.М. Желтиковым. Значительный вклад в работу внес А.П. Тарасишин, который был в то время аспирантом нашей лаборатории. Получил дальнейшее развитие численный метод решения полной векторной системы уравнений Максвелла по алгоритму FDTD. Была проанализирована компрессия и генерация второй гармоники световых импульсов в фотонных кристаллах. Работа завершилась циклом работ (порядка 20-ти статей), опубликованных в ведущих российских и зарубежных журналах.

4. Микроскопия ближнего поля. “Сердцем” этой работы была разработка и создание микроскопа ближнего поля собственной конструкции. Работа по созданию микроскопа велась в рамках контракта, заключенного между МЛЦ МГУ и Международным лазерным центром г. Братислава (МЛЦБ, Словацкая Республика) на разработку, создание и поставку в МЛЦБ комплекса научного оборудования. Работа велась в сотрудничестве с научной группой проф. В.И. Панова (заведующего кафедрой квантовой электроники). Усилиями аспиранта нашей кафедры А.М. Дубровкина и сотрудников кафедры квантовой электроники А.А. Ежова и С.В. Савинова были разработаны и изготовлены два микроскопа, один из которых был установлен в лазерном центре в Братиславе, а другой остался в нашей лаборатории для проведения научных исследований в области ближнепольной оптики. В результате был выполнен цикл работ и обнаружены новые эффекты: зарегистрировано формирование одиночных и двойных оптических спиралей, формируемых прозрачным полимерным наноцилиндром; методом туннельной микроскопии обнаружено вызванное действием света конформационное преобразование молекул нафтаценхинона, упорядоченных в пленках Ленгмюр-Блоджет. В теоретическом плане был предложен математический формализм для описания светового ближнего поля нанообъектов. Показано, что как электрические, так и магнитные компоненты ближнего поля могут быть выражены с точностью до членов первого порядка малости асимптотического разложения в ряд по малому параметру (размер объекта/длина волны) через две скалярные функции, удовлетворяющие уравнению Лапласа. В математическую часть исследований существенный вклад внес ст. н.с. института механики МГУ В.А. Чернявский.

5. Спектроскопия поверхности методом генерации второй гармоники в поле фемтосекундных импульсов. На основе фемтосекундного лазера на титанате сапфира был создан фемтосекундный спектроскопический комплекс, позволяющий производить диагностику материалов с дифракционным пространственным разрешением. Решающий вклад в эту работу внес Н.М.Нагорский, в то время аспирант нашей кафедры. С помощью этого комплекса была зарегистрирована транс-цис изомеризация молекул AD-1 в твердой наноструктурированной пленке при двухфотонном возбуждении последовательностью фемтосекундных лазерных импульсов и предложен механизм фотоиндуцированного транспорта вещества в твердой пленке из AD-1 под действием света, однородного как по интенсивности, так и по поляризации. На этом комплексе в коллаборации с лабораторией “нелинейной оптики наноструктур и фотонных кристаллов” д.ф-м.н. профессора О.Е. Акципетрова (кафедра квантовой электроники) методом конфокальной микроскопии второй гармоники были исследованы слоистые микроструктуры на основе пористого кремния. На данный момент работы в этом направлении продолжаются (в настоящее время руководителем этой Лаборатории является доцент, д.ф.-м.н. Т.В. Мурзина). Усилиями аспиранта кафедры квантовой электроники Е.А. Мамонова и бывшего дипломника нашей кафедры И. Липатова созданный комплекс существенно усовершенствован. На сегодняшний день он представляет собой единственную в мире установку по фемтосекундной диагностике поверхности методом ГВГ, позволяющую измерять полное состояние поляризации отраженной от поверхности метаматериала сигнала второй гармоники.

Учебные курсы

Введение в научное программирование на python
Лекторы:
Гостев Павел Павлович, 3-я пара, понедельник, 1-31
Фроловцев Дмитрий Николаевич, 1-я пара, понедельник, 1-32

Длительность: 2 семестра
Программирование квантовых вычислительных систем, современные средства разработки программного обеспечения для специализированных квантовых вычислителей
Лекторы:
Магницкий Сергей Александрович
Фроловцев Дмитрий Николаевич
Гостев Павел Павлович
Расписание: 3-я пара, понедельник, zoom

Длительность: 1 семестр (весна)
Избранные проблемы квантовой оптики
Лектор: Чиркин Анатолий Степанович
Длительность: 1 семестр (осень)
Расписание: Среда, 2-ая пара по скайпу.

Данный курс посвящен теоретическому описанию квантовооптических явлений. В рамках аппарата квантовой теорией полей с непрерывным спектром дается теоретическое описание таких явлений, как многомодовые запутанные квантовые состояния, нелинейно-оптические явления в резонаторе и квантовые изображения в оптике.
Математические модели флуктуационных явлений
Лектор: Чиркин Анатолий Степанович
Длительность: 1 семестр (осень)

Курс посвящён математическому описанию и изучению основных характеристик флуктуационных явлений, имеющих место во многих областях физики: акустика, оптика, радиофизика, геофизике, физическая электроника, физика твердого тела и п.т. Представлены общие сведения о случайных процессах и случайных волновых полях и их пространственно-временных и спектрально-корреляционных характеристиках. Рассмотрены основные математические модели случайных колебаний и полей (гауссовские процессы, диффузионный и пуассоновский процессы). Анализируются источники флуктуаций (тепловой шум, дробовой шум и другие). Обсуждаются методы решения стохастических дифференциальных уравнений, описывающих эволюцию флуктуаций. Выводится уравнение Фоккера-Планка для функции распределения, дано понятие марковости случайных процессов. Анализируется проблема фильтрации.

Изложение материала лекций даётся на “физическом” уровне строгости для облегчения его практического использования.
Введение в современную оптику
Лектор: Магницкий Сергей Александрович
Длительность: 1 семестр (осень)

Данный курс представляет собой краткий обзор ключевых достижений в области физической, лазерной и квантовой оптики. В частности, рассматриваются такие передовые направления в современной физике, как ближнепольная оптика, наноскопия, лазерный термоядерный синтез и др. В рамках курса освещены как теоретические и экспериментальные, так и технологические аспекты современной оптики. Это позволяет слушателям получить наиболее полное представление о нынешнем положении дел в оптике и познакомиться как с языком теоретического описания явлений в современной оптике, так и с современной культурой эксперимента в данной области.
Квантовая нелинейная оптика
Лектор: Чиркин Анатолий Степанович
Длительность: 1 семестр (осень)

Курс посвящён нелинейно-оптическим методам получения неклассических световых полей и их использования по проверке основ квантовой механики и в различных приложениях. Изложены теоретические основы квантованных световых полей. Рассмотрены статистические свойства фоковских, когерентных и сжатых состояний полей, неклассических состояний поляризации. Формирование квадратурносжатых полей представлено как преобразование Боголюбова когерентного состояния и как двухфотонное когерентное состояние. Обсуждается генерация коррелированных и запутанных состояний световых полей в оптических параметрических процессах и формирование поляризационно-сжатого света. Изложена квантовая теория самовоздействия и формирования квантовых фантомных изображений. Представлен томографический анализ квантового состояния поля. Развивается квантовая теория интерферометров Маха – Цендера и Юнга. Обсуждаются парадокс Эйнштейна, Подольского и Розена, парадокс Бернштейна и неравенство Белла. Анализируются телепортация кубитов и запутанных непрерывных квантовых переменных.
Оптика сверхкоротких импульсов
Лекторы:
Андреев Анатолий Васильевич
Магницкий Сергей Александрович

Длительность: 1 семестр (весна)

В рамках данного курса рассматриваются вопросы генерации, распространения и взаимодействия с веществом оптических импульсов сверхкороткой длительности. Для лучшего понимания приводятся как экспериментальные методы генерации, измерения характеристик и управления амплитудой и фазой ультракоротких импульсов, так и теоретические подходы к описанию их генерации, распространения в линейных диспергирующих и нелинейных однородных средах. Кроме того обсуждается использование сверхкоротких световых импульсов в современной оптике, биологии, химии, медицине, квантовой криптографии.