Prof Vitaly Konov General Physics Institute Moscow Russia

Prof. Vitaly Konov General Physics Institute, Moscow, Russia Short Course MODERN LASER TECHNOLOGIES Laser processing of materials: fundamentals and applications

Russian Academy of Sciences A. M. Prokhorov General Physics Institute

Russian Academy of Sciences A. M. Prokhorov General Physics Institute

Alexander M. Prokhorov • 1964 – Nobel Prize winner for fundamental investigations in quantum electronics that led to creation of lasers and masers

A. M. Prokhorov General Physics Institute Major Fields of Research • Physics of condensed matter • Optics and laser physics • Radio-physics, electronics, and acoustics • Plasma physics

A. M. Prokhorov General Physics Institute Optics and laser physics 1. 2. 3. 4. 5. Classic and quantum optics Nonlinear optical phenomena, materials and devices Ultrafast phenomena in optics Laser-matter interaction, laser technologies Fiber optics and optical communication. Integrated optics. 6. Optical informatics and holography 7. Methods of spectroscopy and luminescence. Precision optical measurements 8. Laser physics and laser materials 9. Lasers in physics, chemistry, biology, medicine, ecology, and industry 10. New optical materials, technology and devices

Центр естественно-научных иссследований Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН

Москва ул. Вавилова 38

Центр естественно-научных исследований ИОФ РАН Руководитель- член-корреспондент РАН В. И. Конов Основные направления исследований: Число штатных сотрудников – 107 • поверхностные наноструктуры • новые углеродные материалы Докторов наук – 12 Кандидатов наук – 50 • лазерные технологии Число аспирантов – 22 • биомедицинская физика Число студентов – 40 -50 Научных сотрудников- 81 Общий объем финансирования – более 100 млн. руб. в год В том числе базовое финансирование – 25 млн. руб. в год

Инновационные фирмы, ассоциированные с ЦЕНИ ИОФ РАН 1. ЗАО «Биоспек» Изготовление, поставка, обеспечение сервисного и методического обслуживания оптического и лазерного медицинского оборудования 2. ЗАО «Сигма. Скан» Производство сверхвысоковакуумного оборудования для зондовых исследований поверхности 3. ООО «Полироник» Лазерные системы и световодный инструмент для медицины 4. ООО «НТЦ волоконно-оптических устройств» Оптическое оборудование и мультиспектральные световоды 5. ООО «Оптосистемы» СВЧ плазмохимические реакторы для CVD технологий 6. Центр лазерной технологии и материаловедения (автономная некоммерческая организация) Исследования и разработки по элементной базе микроэлектроники, датчикам, Организация и проведение научных мероприятий.

Международное сотрудничество 1. Fs laser induced modifications in the bulk of transparent materials Mediterranean University, Marcel, France 2. Nanoparticles induced luminescent imaging of human organs University de Lorraine, Nancy, France 3. Graphene and photonic crystals for microlasers Institute of Nanotechnologies, Ecole Polytechnique, Lyon, France 4. Laser synthesis and microprocessing of novel carbon materials University of Nebraska, Lincoln, USA 5. Nanoscience and nanotechnologies Arizona State University, Phoenix, USA 6. Laser processing of materials Stuttgart University, Stuttgart, Germany 7. Development of bio-transformed nanoparticles for laser applications in medicine Institute for laser technologies in medicine and metrology, Ulm, Germany 8. Diamond detectors of high energy radiation: CVD synthesis and laser microstructuring University Roma Tre, Rome, Italy 9. Laser induced surface and bulk graphitization of diamond University of Lecce, Italy 10. Laser interactions for new advanced applications in medicine, biology and optoelectronics

Количество человек Состав и возрастная структура научных сотрудников и инженерно-технических работников ЦЕНИ

Центр естественно-научных исследований ИОФ РАН Победители конкурса Роснанотех для научных работ молодых ученых 2009 Савельев А. В. I место (нанотехнологии в энергетике) Арутюнян Н. Р. II место (наноматериалы) Комленок М. С. III место (нанофотоника) 2010 Дирюгина Е. Г. I место (нанофотоника) Никитин М. П. II место (нанотехнологии в медицине) Буренин А. Г. III место (нанотехнологии в медицине) 2011 Орлов А. В. Седов В. Г. II место (нанобиотехнологии) III место (наноматериалы) Победители конкурса РФФИ «Мой первый грант» (2012) – 11 чел. Гранты Президента РФ молодым кандидатам наук (2012) – 3 чел. Стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам (2012) – 7 чел.

Лауреаты конкурса молодых ученых форума Rusnanotech 2010 Дирюгина Е. Г. - I место секция «Нанофотоника» Никитин М. П. - II место - секция «Нанотехнологии в медицине» Буренин А. Г. - III место - секция «Нанотехнологии в медицине» Рыбин М. Г. - III место - секция «Наноматериалы»

Contents 1. Introduction - most important parameters of laser radiation; - modern technological lasers 2. Irradiation scemes: - beam focusing; - image projection; - diffractive optics; - scanning 3. Optical properties of materials: - reflectivity and absorbtivity, absorbtion coefficient and experimental techniques of their measurements; - difference between ideal and real optical surfaces; - interference phenomena; - role of temperature and phase transitions; - effective energy coupling regimes

4. Phenomena induced by low intensity radiation: - fluorescence; - generation of charged carriers; - photoemission of electrons; - photo and thermo desorbtion; - thermo diffusion; - surface electromagnetic waves 5. Laser heating of solids: - major parameters; - one-dimensional and spherical approximations; - useful expressions. 6. Thermoelastic surface deformations: - theoretical model; - short and long pulse approximations; - surface profile distortion; - irreversible material damage.

7. Laser ablation: - surface melting; - evaporation threshold; - steady-state ablation; - ablation without heat diffusion; - liquid material expulsion by vapour plume. 8. Laser induced surface structures: - examples; - resonant and non-resonant surface structures; - theoretical approach. 9. Laser-produced plasmas: - laser heating of ionized gases; - electron avalanche; - plasma formation in vapour plume; - vapour plasma expansion into vacuum; - optical gas breakdown; - laser supported absorbtion waves; - energy balance.

10. Surface chemical reactions: - classification; - photolitic processes; - pyrolitic reactions; - positive and negative feedback loops; - modeling; - gas transport limitation; - solid-liquid interface. 11. High-power laser applications: - surface melting and hardening; - laser welding and cutting; - laser propulsion; - laser ignition.

12. Laser micro and nanotechnologies: - surface cleaning; - photolithography; - laser induced phase-transformation, doping and annealing; - ablative and chemical etching; - CVD and PVD; - laser printing; - microdrilling; - surface profiling, polishing and structuring; - bulk structuring; - laser prototyping. 13. Laser medicine: - what is biotissue; - optical diagnostics and tomography; - phototherapy; - surgery; - lithotripsy; - ophthalmology.