Антипов Олег Леонидович

Нелинейная оптика, лазерная физика.

• 1983 – Горьковский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, специальность «радиофизика и электроника».
• Аспирантура Института прикладной физики РАН.
• 1992 – защита диссертации кандидата физ.-мат. наук, тема «Параметрическая генерация при вынужденном рассеянии вперед встречных лазерных пучков», руководитель – В. И. Беспалов.
• 2018 – защита диссертации доктора физ.-мат. наук, тема «Высокоэффективные твердотельные лазеры с нелинейно-оптическим управлением и преобразованием параметров излучения».

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского:

• 1997 – настоящее время – курс лекций «Физическая оптика» для студентов факультета «Высшая школа общей и прикладной физики» ННГУ.
• Проведение лабораторного практикума со студентами Радиофизического факультета.
• Руководство курсовыми и дипломными работами студентов.
• Руководство аспирантами ННГУ и ИПФ РАН.
• Руководство подготовкой диссертаций к.ф.-м.н. А. С. Кужелева, В. В. Ярового, О. Н. Еремейкина, И. В. Юрасовой, Н. Г. Захарова.

ИПФ РАН, Нижний Новгород:
стажер-исследователь, младший научный сотрудник, научный сотрудник, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник.

Научные визиты:
Империал Колледж, Лондон, Великобритания (1998, 2000, 2001, 2004);
Оптический институт Технического университета Берлина, Германия (1998);
научный центр университета г. Кан, Франция (2008);
университет электродинамики и телекоммуникаций г. Монс, Бельгия (2007, 2009)

Член Оптического общества Америки (OSA).
Рецензирование статей ведущих международных журналов “Physical Review”, “Optics Express”, “Optics Letters”, “Laser Physics Letters” и других.

• Диплом Министерства науки и образования Нижегородской области (2007).
• Почетная грамота Института прикладной физики РАН (2012).
• Золотая медаль и диплом Европейской научно-промышленной палаты (DIPLOMA DI MERITO) за исследования в области физики лазеров, нелинейной и адаптивной оптики (2012).
• Гранты Российского фонда фундаментальных исследований (1995–2013), Министерства образования и науки РФ.
• Гранты международных научных фондов: ИНТАС (1998, 2001, 2003, 2013), МНТЦ ( 2000), CRDF (2004), фонда сотрудничества Россия-НАТО «Наука ради мира».

1). Исследование механизмов изменения показателя преломления лазерных кристаллов, стёкол и керамики, активированных ионами Nd3+, Yb3+, Tm3+, при их интенсивной накачке
Нелинейно-оптическими, спектроскопическими и интерферометрическими методами исследованы динамические изменения показателя преломления в лазерных кристаллах, стёклах и керамике, активированных ионами редкоземельных металлов (Nd3+, Yb3+, Tm3+), при их интенсивной накачке: диодной, лазерной или ламповой. Доказано, что наряду с тепловыми изменениями показателя преломления активного элемента существует значительная по величине электронная компонента этих изменений, обусловленная различием поляризуемости возбуждённых и невозбуждённых ионов активатора. Различие поляризумости редкоземельных ионов в основном и возбуждённом состояниях связано с различной вероятностью переходов между уровнями 4f- и 5d-оболочек и переходов с переносом заряда с основного и метастабильного лазерного уровней. Математически эта связь может быть описана соотношением Крамерса – Кронига между действительной и мнимой частями восприимчивости.
Электронные изменения показателя преломления активных элементов могут быть доминирующими при импульсной накачке, а также при непрерывной накачке в лазерных волокнах и тонких пластинах (или дисках) с малыми температурными изменениями. Электронный механизм изменения показателя преломления является причиной формирования линз при интенсивной накачке и эффектов нелинейно-оптического самовоздействия или взаимодействия световых пучков в твердотельных активных элементах (в частности, модовой неустойчивости пучка излучения в мощных маломодовых волоконных усилителях).

Публикации:
[1] О.Л. Антипов, А.С. Кужелев, А.Ю. Лукьянов, А.П. Зиновьев, «Изменения показателя преломления лазерного кристалла Nd:YAG при возбуждении ионов Nd3+» // Квантовая электроника, т. 28, № 10, 867–874 (1998).
[2] O.L. Antipov, O.N. Eremeykin, Alexander P. Savikin, Vladimir A. Vorob’ev, Dimity V. Bredikhin, and Maxim S. Kuznetsov, “Electronic Changes of Refractive Index in Intensively Pumped Nd:YAG Laser Crystals” // IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 39, No. 7, pp. 910–918 (July 2003).
[3] O.L. Antipov, et all, “Electronic mechanism of refractive index changes in intensively pumped Yb:YAG laser crystals” // Optics Letters, v. 31, № 6, 763–765 (2006).
[4] R. Moncorge, J.L. Doualan, O.L. Antipov, and O.N. Eremeykin, “Origin of athermal refractive index changes observed in Yb3+ doped YAG and KGW” // Optics Communications, v. 281, Issue 9, pp. 2526–2530 (2008).
[5] R. Soulard, O.L. Antipov et all, “Detailed characterization of pump-induced refractive index changes observed in Nd:YVO4, Nd:GdVO4 and Nd:KGW” // Optics Express, v. 18, 1553-1568 (2010).
[6] M. S. Kuznetsov, O. L. Antipov, A. A. Fotiadi, and P. Mégret, “Electronic and thermal refractive index changes in Ytterbium-doped fiber amplifiers” // Optics Express (September 2013) Vol. 21, No. 19, pp.22374–22388.

2). Разработка метода самообращения волнового фронта лазерных пучков при совместном вынужденном рассеянии в нелинейной среде с петлёй обратной связи
Разработан метод самообращения волнового фронта (само-ОВФ) лазерных пучков в слое среды с инерционной кубичной нелинейностью с петлёй обратной связи. Генерация пучка с обращённым волновым фронтом происходит вследствие совместного (двойного) вынужденного рассеяния исходной световой волны и волны, прошедшей петлю обратной связи. В качестве нелинейной среды в экспериментах использованы нематические жидкие кристаллы (с тепловой и ориентационной нелинейностью), а также лазерные кристаллы (с нелинейностью насыщения усиления и изменения показателя преломления). Достоинство данного метода по сравнению с ОВФ при обратном вынужденном рассеянии Мандельштама – Бриллюэна состоит в низком пороге возникновения эффекта, что позволяет применять его для импульсно-периодического излучения с невысокой пиковой мощностью, а также для маломощного непрерывного излучения.

Публикации:
[1] O.L. Antipov, “Mechanism of self-pumped phase conjugation by near-forward scaffering of heterogeneons laser beam in nematic liquidcrystal” // Otics Communication, v. 103, p.p. 499–506 (1993).
[2] Антипов О.Л., Беляев С.И., Кужелев А.С., «Лазерные кристаллы с невзаимой обратной связью, как параметрические зеркала, cамообращающие волновой фронт световых пучков» // Письма в ЖЭТФ, 1994, с. 163–166, т. 60, вып. 3.
[3] О.Л. Антипов, Кужелев А.С., «Параметрическое ОВФ лазерных пучков в слое нематического жидкого кристалла с невзаимной обратной связью» // Квантовая электроника, 1995, т. 25, № 1, стр. 49–52.
[4] O.L. Antipov, Belyaev S.I., and Kuzhelev A.S., “Self-pumped phase conjugation of the light heterogeneons beam in the inverted Nd:YAG-rod with nonreciprocal feedback” // Optics Communications, № 117, рр. 290–294 (1995).
[5] O.L. Antipov, Eichler H.J, Macdonald R., and Meindl P. “Low threshold self-pumped phase conjugation of an Ar-laser beam in dye-doped nematic liquid crystals” // Mol. cryst. liq cryst, v. 282, p.p. 429–435 (1996).
[6] O.L. Antipov, “Self-pumped phase conjugation by joint stimulated scatterings in nematic liquid crystals and its application for self-starting lasers” // Глава 10 в книге “Phase conjugate laser optics” edited by A. Brignon and J.-P. Huignard, published by Willey-Interscience, New York (2004), pp. 331–366.

3). Мощные твердотельные лазеры с самоорганизующимся адаптивным резонатором на динамических решётках
Экспериментально и теоретически исследованы твердотельные лазеры (на основе Nd-содержащих кристаллов с ламповой или диодно-лазерной накачкой) с динамическим резонатором, формируемым с участием решёток показателя преломления (и коэффициента усиления), которые возбуждаются в активной среде (или другой нелинейно-оптической среде) интерференционным полем пучков генерации. Лазеры на динамических решётках позволяют получать мощные пучки излучения высокого качества в условиях сильных аберраций в активной среде. Создана, в частности, лабораторная модель лазера с динамическим резонатором на основе кристаллов Nd:YAG с ламповой накачкой, генерирующего в импульсно-периодическом режиме (с частой повторения до 100 Гц) пучки излучения высокого качества (параметр M2≤3) со средней по времени мощностью до 300 Вт. В лазерах на кристаллах Nd:YAG и Nd:YVO4 с накачкой диодными линейками (или матрицами) и динамическим резонатором получена генерация излучения в непрерывном и импульсно-периодическом режимах с хорошим качеством пучка, линейной поляризацией и высокой эффективностью (c расходимостью, близкой к дифракционному пределу, при мощности генерации до 20 Вт и эффективности преобразования накачки в лазерное излучение до 35%).

Публикации:
[1] Antipov O.L. et al, IEEE J. of Quantum Electronics, “250-W average-power Nd:YAG laser with self-adaptive cavity completed by dynamic refractive-index gratings” // v. 37, 716–724 (2001).
[2] D.V. Chausov, A.S. Kuzhelev, and A.P. Zinoviev, “Self-starting laser oscillator with a nonlinear nematic liquid crystal mirror” // Journal of Optical Society of America B, v. 18, N 1, pp. 13–20 (2001).
[3] Antipov O.L., Eremeykin O.N., Ievlev A.V., and Savikin A.P., “Diode-pumped Nd:YAG laser with reciprocal dynamic holographic cavity” // Optics Express, v. 12, N 18. pp. 4313–4319 (2004).
[4] Antipov O.L., Damzen M.J., Minassian A., and Eremeykin O.N., “Efficient continuous-wave generation in a self-organizing diode-pumped Nd:YVO4 laser with a reciprocal dynamic holographic cavity” // Optics Letters, v. 29, N 20, pp. 2390–2392 (2004).
[5] O.L. Antipov, M.S. Kuznetsov, and N.G. Zakharov, “Laser oscillators with nonlinear dynamic cavity formed by resonant refractive-index gratings” // Laser and Particle Beams, v. 26, pp. 54–60 (2008).

4). Мощные, высокоэффективные и компактные твердотельные лазерные системы среднего ИК диапазона
Разработаны физические принципы и созданы лабораторные образцы новых лазеров двухмикронного диапазона длин волн (1.9–2.1 мкм) на основе кристаллов Tm3+:YLF (с диодно-лазерной накачкой) и Ho3+:YAG (с лазерной или волоконно-лазерной накачкой). Реализована лазерная генерация с мощностью ~30 Вт в непрерывном режиме (на длине волны 1908 нм) и генерация последовательности наносекундных импульсов (с энергией до 10 мДж на длине волны 2100 нм) Создан макетный образец мощной, эффективной и компактной твердотельной лазерной системы среднего инфракрасного (ИК) диапазона, перестраиваемых по длине волны от 3,0 мкм до 5,0 мкм. Система состоит из параметрического генератора света и лазера на кристалле с накачкой волоконным лазером. Продемонстрирована генерация пучков излучения высокого качества со средней мощностью до 10 Вт (в среднем ИК диапазоне) при частоте повторения импульсов до 20 кГц и общей эффективности преобразования мощности излучения волоконного лазера в излучение среднего ИК диапазона до 25%.

Публикации:
[1] Н. Г. Захаров, О.Л. Антипов, А.П. Савики н др. «Эффективная генерация на длине волны 1908 нм в лазере на кристалле Tm:YLF с диодной накачкой» // Квант. электроника, 39, № 5 (2009).
[2] Н.Г. Захаров, О.Л. Антипов, В.В. Шарков, А.П. Савикин, «Эффективная генерация на длине волны 2,1 мкм в лазере на кристалле Ho:YAG с накачкой излучением Tm:YLF лазера» // Квант. электроника, 40, № 2 (2010).
[3] Antipov O.L., Eremeykin O.N., Frolov Yu.N., et all. “Mid-infrared parametric oscillator based on ZnGeP₂ crystal pumped by a 2.1-μm laser beam” // Proc. of Int. Symposium “Topical Problems of Nonlinear Wave Physics” (NWP-2005), Nizhny Novgorod, August 2–9, 2005 (NWP-2 High-field Laser Physics, ed. by Alexander M. Sergeev). pp. 9–10.
[4] Oleg L. Antipov, Nikita G. Zakharov, Michael Fedorov, Natalia M. Shakhova, Natalia N. Prodanets, Ludmila B. Snopova, Valerij V. Sharkova, and Ronald Sroka, “Cutting effects induced by 2 mkm laser radiation of cw Tm:YLF and cw and Q-switched Ho:YAG lasers on ex-vivo tissue” // Medical Laser Application, v. 26 (2011) 67–75.
[5] O.L. Antipov, R.I. Kositsyn, and I.D. Eranov, “36 W Q-switched Ho:YAG Laser at 2097 nm Pumped by a Tm Fiber Laser: Evaluation of Different Ho3+ Doping Concentrations” // Laser Physics Letters, v. 14, № 1, p. 015002 (6), (2017) DOI: 10.1088/1612-202X/14/1/015002
[6] Антипов О,Л., Еранов И.Д., Косицын Р.И., «Параметрические генераторы света среднего ИК диапазона мощностью 10 Вт на основе элементов ZnGeP₂, накачиваемых излучением Ho: YAG-лазера с волоконно-лазерной накачкой. Экспериментальное и численное исследование» // Квантовая электроника, т. 47, № 7, с. 601–606 (2017). DOI: 10.1070/QEL16366

5). Разработка метода когерентного сложения излучения многоканальных волоконных лазеров с помощью резонансно-оптического управления показателем преломления активированного волокна
Разработан и экспериментально апробирован метод когерентного сложения многоканальных волоконно-лазерных усилителей с помощью резонансно-оптического управления показателем преломления волокна, легированного редкоземельными ионами (Yb3+, Er3+ или Tm3+). Изменение показателя преломления управляемого волокна происходит вследствие возбуждения (или релаксации) ионов активатора, индуцированного волной накачки (или истощения населённости). Предложенный метод когерентного сложения обеспечивает низкий уровень шума и высокое быстродействие и позволяет создавать полностью волоконную многоканальную лазерную систему с концентрацией мощности излучения на удалённой мишени.

Публикации:
[1] A. Fotiadi, O.L. Antipov, and P. Mégret, “Dynamics of pump-induced refractive index changes in single-mode Yb-doped optical fibers” // Optics Express 16, 12658 (2008).
[2] A.A. Fotiadi, N.G. Zakharov, O.L. Antipov, and P. Mégret, “All-fiber Coherent Combining of Er-doped Amplifiers through Refractive Index Control in Yb-doped Fibers” // Optics Letters 34, (2009).
[3] Andrei A. Fotiadi, Oleg L. Antipov and Patrice Mégret (2010). “Resonantly Induced Refractive Index Changes in Yb-doped Fibers: the Origin, Properties and Application for All-Fiber Coherent Beam Combining, Frontiers in Guided Wave Optics and Optoelectronics” // Bishnu Pal (Ed.), ISBN: 978-953-7619-82-4, InTech, Available from: http://www.intechopen.com/articles/show/title/resonantly-induced-refractive-index-changes-in-yb-doped-fibers-the-origin-properties-and-application (глава в монографии), 26 с.
[4] Fotiadi A.A., Antipov O.L., Kuznetsov M., and Megret Patrice. “Refractive Index Changes in Rare Earth-Doped Optical Fibers and Their Applications in All-Fiber Coherent Beam Combining” // Chapter 7 in book “Coherent Laser Beam Combining” – Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2013. стр. 193–230. ISBN 978-3-5276-52.
[5] Антипов О.Л., Канев Ф.Ю., Лукин В.П., Макенова Н.А. «Зависимость эффективности компенсации турбулентных искажений многоканального излучения от метода управления фазой. Повышение эффективности при управлении амплитудой» // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 11. С. 911–917.

6). Исследование новой керамики Tm³⁺:Lu₂O₃ и лазеров двухмикронного диапазона длин волн на её основе
Для лазерной генерации в двухмикронном диапазоне длин волн предложено использовать новую керамику Tm³⁺:Lu₂O₃. Исследованы структурные, оптические и спектроскопические свойства этой керамики [1,2]. Созданы мощные и эффективные лазеры с активной средой из керамики Tm³⁺:Lu₂O₃, накачиваемые коммерчески доступными лазерными диодами на длине волны 796 нм или 811 нм [1,2]. Получена лазерная генерация в непрерывном и импульсно-периодическом режимах (при модуляции добротности и синхронизации мод) на длине волны 2066 нм – наибольшей из известных в тулиевых материалах (со средней мощностью до 30 Вт в непрерывном режиме). В режиме синхронизации мод получено импульсно-периодическое излучение с длительностью импульсов 180–400 фс при частоте их повторения ~100 МГц и средней по времени мощности до 1 Вт [3,4].
Исследована возможность создания мощных и эффективных лазерных усилителей и генераторов на основе керамики Tm³⁺:Lu₂O₃ с накачкой излучением эрбиевых волоконных лазеров с рамановским преобразованием частоты [5,6]. Получена лазерная генерация и усиление непрерывного или импульсно-периодического излучения мощностью до 23 Вт (в среднем по времени) с перестройкой длины волны в диапазоне 1940 нм – 2070 нм при накачке на длине волны 1670 (или 1678 нм) мощностью до 52 Вт.
Продемонстрирована возможность использования лабораторных макетов лазеров на керамике Tm³⁺:Lu₂O₃ для резки биотканей и дробления почечных конкрементов, а также для накачки лазеров на кристаллах Cr2+:ZnSe или Cr2+:CdSe (с генерацией в диапазоне длин волн 2,3–2,9 мкм) [7], и параметрических генераторов на кристаллах ZnGeP₂ или периодически-поляризованного LiNbO3 (с генерацией в диапазоне длин волн 3,5–5 мкм).

Основные публикации по теме:
[1] О.Л. Антипов, С.Ю. Головкин, О.Н. Горшков, и др., «Структурные, оптические и спектроскопические свойства новой лазерной керамики Tm³⁺:Lu₂O₃ и эффективная двухмикронная лазерная генерация на её основе» // Квантовая электроника, Том 41, № 10, стр. 860–867 (2011).
[2] O.L. Antipov, A.A. Novikov, N.G. Zakharov, and A.P. Zinoviev, “Optical properties and efficient laser oscillation at 2066 nm of novel Tm:Lu2O3 ceramics” // Optical Materials Express v. 2, 183–189 (2012).
[3] A.A. Lagatsky, O.L. Antipov, and W. Sibbett, “Broadly tunable femtosecond Tm:Lu₂O₃ ceramic laser operating around 2070 nm” // Optics Express v. 20, No 17, 19349–19354 (2012).
[4] A.A. Lagatsky, Z. Sun, T.S. Kulmala, R.S. Sundaram, S. Milana, F. Torrisi, O.L. Antipov, Y. Lee, J.H. Ahn, C.T. A. Brown, W. Sibbett, and A.C. Ferrari, “2-mkm solid-state laser mode-locked by single-layer grapheme” // Applied Physics Letters. Appl. Phys. Lett. 102, 013113 (2013).
[5] Sergey Larin, Oleg Antipov, Viktor Sypin, Oleg Vershinin, "Hybrid booster at 1940 nm based on Tm:Lu₂O₃ ceramics implementing fiber combined signal and pump sources" // Optics Letters, Vol. 39, Issue 11, pp. 3216–3218 (2014).
[6] Oleg Antipov, Anton Novikov, Sergey Larin, and Ivan Obronov, "Highly efficient 2 μm CW and Q-switched Tm³⁺:Lu₂O₃ ceramics lasers in-band pumped by a Raman-shifted erbium fiber laser at 1670 nm" // Optics Letters Vol. 41, No. 10, 2298–2301 (May 15, 2016).
[7] Antipov O.L., Novikov A.A., Eranov I.D., Frolov M.P., Korostelin Y.V., Kozlovsky V.I., Podmar'kov Yu.P., and Skasyrsky Y.K. "2.92 μm Cr2+:CdSe single crystal laser pumped by a repetitively pulsed Tm³⁺:Lu₂O₃ ceramics laser at 2.066 μm" // Laser Physics Letters v. 12, № 4, 045801 (2015).

7). Модовая неустойчивость с низким порогом возникновения в иттербиевых волоконно-лазерных усилителях.
В волоконно-лазерных усилителях, активированных ионами Yb3+, с малым числом поперечных мод и сохранением поляризации обнаружена неустойчивость основной моды по отношению к модам с более высоким индексом. Измеренный порог возникновения неустойчивости варьируется от 1 до 100 Вт (по мощности выходного сигнала) и зависит как от параметров волокна (диаметра сердцевины, числовой апертуры, длины, уровня легирования ионами Yb3+, ), так и от характеристик излучения (ширины линии, мощности входного сигнала, длины волны) [1]. Аналитические исследования и численное моделирование показали, что основная причина модовой неустойчовости связана с рассеянием на динамических решётках показателя преломления, сопровождающих решётки населённости, индуцируемые интерференционным полем основной и высшей мод. Экспериментально и теоретически показано, что при наличии встречной световой волны (например, из-за отражения от выходного торца) в волоконном усилителе порог модой неустойчивости снижается [2]. Этот эффект обусловлен четырёхволоновым взаимодействием двух встречных основных мод и мод с более высоким индексом.

Основные публикации по теме:
[1] Maxim S. Kuznetsov, Oleg Vershinin, Valentin Tyrtyshnyy, and Oleg L. Antipov, “Low-threshold mode instability in Yb3+-doped LMA fiber amplifiers” // Optics Express, v. 22, № 24, pp. (December 1, 2014).
[2] Oleg Antipov, Maxim Kuznetsov, Dmitriy Alekseev, and Valentin Tyrtyshnyy, "Influence of a backward reflection on low-threshold mode instability in Yb3+-doped few mode fiber amplifiers" // Optics Express Vol. 24, No. 13, p.p. 14871–14880 (27 June 2016).
[3] Oleg Antipov, Maxim Kuznetsov, Valentin Tyrtyshnyy, Dmitriy Alekseev and Oleg Vershinin, “Low-threshold mode instability in Yb3+-doped few-mode fiber amplifiers: influence of a backward reflection” // Proc. of SPIE (Fiber Lasers XIII: Technology, Systems, and Applications, edited by John Ballato) Vol. 9728, 97280A (2016). DOI: 10.1117/12.2218265