Head:
Assoc. Prof. Dr. Valentin Mihaylov
E-mail: valentin@issp.bas.bg
Фемтосекундната лазерна система е предназначена за високоточни експерименти в областта на нелинейна оптика, фемтосекундна спектроскопия, обработка на материали, биомедицински изследвания
Разработването на лазерни източници с продължителност на импулса от порядъка на фемтосекунди позволява по-добро наблюдение на свръхбързи процеси и динамични измервания с добра разделителна способност. Концентрирането на огромно количество енергия в изключително кратък импулс предлага нови възможности за разнообразни проучвания на неизследвани досега явления и системи. Светлинните импулси с кратката продължителност представляват необходимия инструмент за изучаване и на деликатни живи структури без те да бъдат увредени. Чрез тях могат да бъдат извършени модификации в обема и на повърхността на материали в скалата на наноразмерите с прецизен контрол на топлинните дефекти.
Фемтосекундната лазерна система Spitfire ACE се отличава с висока стабилност, енергийна ефективност и прецизност на импулсите, което я прави подходяща за научни и индустриални приложения с високи изисквания. Системата включва три основни компонента и допълнителен модул.
Отговорник:
Доц. д-р Екатерина Йорданова
доц. д-р Георги Янков
ИФТТ - Централна сграда, стая 26
The femtosecond laser system includes an oscillator (Mai Tai SP), a pump laser (Empower 45), and an amplifier (Spitfire ACE), providing the generation of ultrashort laser pulses with high stability and precision. The additional optical parametric amplifier (TOPAS NIRUVis) enhances the capabilities of the Spitfire ACE system by generating a broad wavelength range from 240 to 2600 nm, enabling a variety of nonlinear optical experiments.
The system's key advantages include adjustable wavelength, high peak power, and excellent pulse stability, making it suitable for applications in spectroscopy, nanophysics, materials science, and biomedical research.
Peripheral / Supporting Infrastructure
С LIBS се провежда качествен и количествен елементен анализ на различни видове материали. С наличната в Института система за LIBS се изследват предимно археологически артефакти и предмети от културно-историческото наследство поради микродеструктивния характер на метода.
Основните компоненти на системата са: наносекунден Nd:YAG лазер (Quanta-Ray GCR-3) работещ в режим на Q-модулация; система за регистрация и анализ на спектрите състояща се от спектрометър тип Echelle (Mechelle 5000, Andor) и ICCD камера (iStar, Andor); дигитален генератор на импулси (AC-DDG-4, AtomTrace); оптическа система за насочване на лазерния лъч и контрол на енергията.
Отговорник:
Доц. д-р Влаентин Иванов Михайлов
ИФТТ - Централна сграда, стая 24
1. Laser system: Quanta-Ray GCR (Spectra-Physics)
Type: nanosecond Nd:YAG laser operating in Q-switched mode
Application: In LIBS analyses, the laser is used to ablate the material and generate plasma, which carries analytical information about the elemental composition of the investigated material.
Main parameters:
• Wavelengths: 1064 nm (fundamental); 532 nm (second harmonic); 355 nm (third harmonic)
• Pulse duration: 8–12 ns
• Repetition rate: 10 Hz
• Pulse energy (1064 nm): up to 850 mJ (depending on the model)
• Beam mode: TEM00
• Cooling: Water-cooled
• Stability: <3% RMS
• Enclosed beam path and gold-coated mirrors for optimal longevity
2. Detection system: ICCD camera (DH734-18F-03, iStar, Andor) and Echelle spectrometer (Mechelle 5000, Andor)
Application: Spectrum acquisition and analysis, time-resolved laser-induced breakdown spectroscopy, fluorescence measurements of various substances, and studies of plasma processes.
Main parameters of the ICCD camera:
• Spectral range: 120–1100 nm (depending on photocathode: S20, S25, SolarBlind, etc.)
• Gate width: down to <2 ns
• Resolution: 1024 x 1024 pixels
• Pixel size: 13–26 µm
• Interfaces: USB 2.0 / CameraLink
• Software support: Andor Solis, LabVIEW, MATLAB, Python, etc.
• Timing accuracy: up to 10 ps via DDG™ (Digital Delay Generator)
Main parameters of the spectrometer:
• Spectral range: 200 nm – 975 nm
• Diffraction grating: 52 grooves/mm
• Reciprocal linear dispersion: 1 – 4 nm/mm
3. Digital delay generator (AC-DDG-4, AtomTrace)
Application: Synchronization of the laser and detection system, and setting delay and acquisition times for spectra.
Main parameters:
• Pulse duration: from 100 ns to 1000 s
• Delay time: from 0 to 1000 s
• Resolution: 10 ns
• Operating temperature range: 5 – 35 °C
Application: LIBS. The system is used to perform analyses of various types of materials. The technology enables contactless and rapid determination of the elemental composition of investigated objects.
Research has been conducted on:
• Identification of metal alloys in archaeological artifacts
• Analysis of pigments in decorated ceramic artifacts and tomb plasters
• Determination of the chemical composition of soils and minerals
• Calibration studies and creation of spectral databases.
Експериментална система за охлаждане и улавяне на неутрални рубидиеви атоми чрез комбинация от лазерно излъчване и магнитно поле.
Използва се в областта на атомната физика, квантовата оптика и прецизната спектроскопия.
Отговорник:
Доц. д-р Влаентин Михайлов
ИФТТ - Централна сграда, стая 20
Main Components
Glass vapor cell (ALVATEC), providing a stable atomic flux.
A combination of ion, turbomolecular, and rotary pumps ensures ultra-high vacuum conditions within the experimental chamber.
Provides resonant cooling light for efficient atom trapping.
Used to prepare the atoms in the appropriate internal state for trapping.
5 coils in total – 3 Helmholtz coils for generating a homogeneous magnetic field and 2 anti-Helmholtz coils for creating a magnetic field gradient in the trap region.
Лабораторията е оборудвана с най-съвременна пикосекундна лазерна система, която чрез газово влакно компресира импулсите до фемтосекундни. Системата намира приложение в различни научни и приложни области.
Към основния лазерен източник са добавени разнообразни допълнителни компоненти. Използва се за изследване на нелинейните оптични характеристики на широкозонни полупроводници, с приложения в оптоелектрониката.
Допълнителни области на приложение включват медицината и денталната медицина, с фокус върху разработване на технологии, подобряващи качеството на живот.
Отговорник:
Доц. д-р Тодор Петров
Доц. д-р Любомир Стойчев
ИФТТ - Централна сграда, стая 22
Peripheral / Supporting Infrastructure
Микроскоп с висока разделителна способност за триизмерно изображение и детайлен анализ на повърхности и структури в микро- и наноразмерен мащаб. Позволява прецизно оптично секциониране, флуоресцентно изображение и характеризиране на материали в биологията, науката за материалите и нанотехнологиите.
Отговорник:
Доц. д-р Тодор Петров
Доц. д-р Любомир Стойчев
ИФТТ - Централна сграда, стая 18
Системата е предназначена за генериране, измерване и анализ на лазерни импулси във видимата и ултравиолетовата спектрални области, чрез използване на лазери с пари на метали и метални халогениди. Оборудването позволява прецизни изследвания на изходните характеристики на лазерните източници, включително енергия, мощност и спектрален диапазон, с приложения в спектроскопията, фотониката и разработката на нови лазерни технологии.
Отговорник:
Проф. д-р Красимир Темелков
Сграда ИФТТ - 2, 228
Laser systems with metal vapors and metal halides, generating in the visible and ultraviolet spectral ranges
LIBSCAN 25+ е портативна, високоефективна лазерна система за провеждане на лазерно-индуцирана плазмена спектроскопия (LIBS). Благодарение на компактната и здрава конструкция, системата е напълно преносима и се използва от нашия екип директно на терен – при посещения на археологически обекти и разкопки, както и при анализ на материали в различна научна и приложна среда.
LIBSCAN 25+ е неразделна част от нашето мобилно оборудване за иновативни анализи на културно-историческото наследство и материали в реална среда.
Отговорник:
Лаборатория "Атомна спектроскопия"
Доц. д-р Влаентин Михайлов
ИФТТ - Централна сграда, стая 24
Advantages
Technical Specifications
Applications
Сканиращ електронен микроскоп (дигитализиран с увеличение 40 000 пъти) Philips с приставка за ТЕМ
Прецизна повърхностна лазерна обработка
A two-axis direct-drive translation stage used for precise positioning of samples during surface laser processing.
This system, with a travel range of 100 mm × 100 mm, accuracy of ±0.4 µm, flatness of ±1 µm, and a maximum speed of 500 mm/s, enables fast and highly precise movement of samples in the X-Y plane.
