Ольга Григорьевна Косарева

Начиная работу над этой статьей, редакция «Советского физика» ставила перед собой цель познакомить широкий круг читателей с научными успехами и просто трудовыми буднями сотрудниц нашего факультета.

Героиней первой в этом цикле статей стала молодой доктор физико-математических наук кафедры общей физики и волновых процессов нашего факультета Ольга Григорьевна Косарева. Мы встретились с Ольгой Григорьевной в КНО, где она работает уже около двадцати лет в группе профессора В.П. Кандидова с тех пор, как в 1992 году закончила физический факультет, защитила с отличием дипломную работу под руководством доцента С.А. Шленова. В 1995 году О.Г. Косарева защитила кандидатскую диссертацию по теме «Трансформация формы и спектра фемтосекундного лазерного импульса в газах». Диссертация была посвящена, в том числе, влиянию нестационарной самодефокусировки на распространение мощных фемтосекундных лазерных импульсов в газах в условиях ионизации. В 1994 году по материалам диссертации была опубликована статья в журнале Квантовая электроника (1994, Том 21, №10, с. 971-977), результаты которой предвосхищали последующие эксперименты по филаментации фемтосекундных лазерных импульсов.

Первая пионерская экспериментальная работа по филаментации фемтосекундных лазерных импульсов была опубликована в 1995 году группой профессора Gerard Mourou в университете Мичигана. Филамент длиной около 25 метров, полученный при помощи фемтосекундного лазера, выглядел на эксперименте как длинная светящаяся нить. Коллеги из Канады предложили О.Г. Косаревой провести теоретический анализ и численные расчеты этого яркого явления. Вместе с профессором Валерием Петровичем Кандидовым и экспериментальной группой профессора Си Лянга Чина из Канады О.Г. Косаревой удалось объяснить возникновение протяженной светящейся нити мощного фемтосекундного импульса в воздухе и сопровождающие его явления рефокусировки, конической эмиссии суперконтинуума — цветных колец видимого диапазона, окружающих инфракрасный филамент, возникновение плазменного канала плотностью плазмы 1016 см-3 и шириной 100 мкм, явление множественной филаментации при увеличении пиковой мощности излучения.

Сразу же стали видны огромные возможности использования вновь открытого для ультракоротких импульсов явления. Среди наиболее важных приложений можно назвать экологический мониторинг атмосферы, снятия заряда атмосферного электричества. С использованием тонкого и мощного потока излучения также, например, оказалось удобным сверлить отверстия в металлах и прозрачных диэлектриках, например, при изготовлении сверхточных приборов и деталей. На основе применения явления филаментации в Америке и Японии было оформлено множество патентов. Общая активность в данной области быстро стала набирать обороты и растет по сию пору: если вначале выходило около 2-3 открытых работ в год, то сегодня их около сотни.

По инициативе и при непосредственном участии Ольги Григорьевны Косаревой, при поддержке заведующего кафедрой общей физики и волновых процессов, директора МЛЦ МГУ профессора В.А.Макарова, в середине 90-х годов совместно с Международным учебно-научным лазерным центром МГУ (МЛЦ МГУ) и с Центром оптики, фотоники и лазеров университета Laval (Квебек, Канада) была организована российско-канадская группа, руководили которой профессора В.П. Кандидов и S.L. Chin. Этой группой наряду с группами из Германии, США и Франции были выполнены первые эксперименты по филаментации в воздухе излучения титан-сапфировой лазерной системы и выполнен теоретический анализ явления. О.Г. Косарева была соавтором двух из четырех пионерских работ по этой теме (1995-1997 годы) в журнале Optics Letters, на которые сейчас насчитывается несколько сотен ссылок в российских и зарубежных журналах.

Задачей Ольги Григорьевны было участвовать в постановке эксперимента, прогнозировать его ход и интерпретировать получаемые данные. Фактически, кроме объяснения явления, требовалось до проведения дорогостоящих экспериментов предсказать зависимость пространственно – временных характеристик фемтосекундного импульса вдоль филамента. Для этих целей О.Г. Косаревой был создан пакет программ для численного моделирования явления филаментации лазерных импульсов высокой пиковой мощности в прозрачной среде. Сотрудничество с теоретической группой нелинейной поляризационной оптики профессора В.А. Макарова позволило объяснить уникальные эксперименты по двулучепреломлению пробного импульса в филаменте.

Теоретические и экспериментальные исследования, проводимые российско-канадской группой, шли параллельно с исследованиями франко-германской, американской групп и другими научными коллективами в ведущих научных центрах мира. Полученные О.Г. Косаревой научные результаты с 1995 года по настоящее время были представлены в ведущих научных журналах и обсуждались более чем на 50 международных конференциях. Созданная ею картина филаментации принята научным сообществом, а основные положения по объяснению данного явления, сформулированные в работах О.Г. Косаревой (всего статей в реферируемых научных журналах более 70), стали неотъемлемой частью современной научной картины. Индекс цитируемости Хирша работ О.Г. Косаревой составляет 24.

Работы по изучению филаментации фемтосекундного излучения и его применения в различных областях легли в основу докторской диссертации «Филаментация фемтосекундного лазерного излучения в прозрачных средах», защищенной О.Г. Косаревой в мае 2012 года.

Ольгой Григорьевной была не только изучена картина формирования в пучке лазера филамента или их множества. В 2005 году получение гранта РФФИ позволило О.Г. Косаревой применить уже накопленные и разработанные методики для описания явления филаментации коротких импульсов, в приложении к эксперименту, проводимому в одной из ведущих групп на физическом факультете. Совместно с группой профессора А.Б. Савельева-Трофимова (кафедра общей физики и волновых процессов) ею и Н.А. Пановым была впервые продемонстрирована возможность компрессии импульса в протяженном филаменте в воздухе и в кювете с газами атмосферной плотности. Было обнаружено, что в филаменте длительность высокоинтенсивного цуга колебаний оптического поля уменьшается от 50 до 8 фс. Такое уменьшение длительности импульса приводит к уширению спектра, генерируемого в филаменте и переносимого на большие расстояния, излучения в терагерцевую и ультрафиолетовую области. Возникает возможность генерации высоких гармоник оптического излучения и получения аттосекундных импульсов на ряде расстояний вдоль филамента. Часть излучения, содержащая в себе терагерцевую часть спектра, также имеет важное применение в связи с особыми проникающими свойствами: эти лучи хорошо «видят» металлические предметы или взрывчатые вещества через одежду и бумагу. С помощью терагерцового излучения возможна диагностика обезвоживания кожных покровов и предупреждение онкологических кожных заболеваний. Работы по генерации и применению терагерцевого излучения О.Г. Косарева ведет в сотрудничестве с группой терагерцовой оптоэлектроники и спектроскопии под руководством д.ф.-м.н. А.П. Шкуринова.

Кроме активного сотрудничества с отечественными учеными, Ольга Григорьевна на протяжении всей научной деятельности находится в самом тесном контакте с международными группами: в Канаде, в Германии, во Франции, в Америке, в Китае. По мнению самой Ольги Григорьевны, без постоянной сверки и сравнения своих результатов с результатами коллег, без обмена мнениями, продуктивный научный процесс невозможен. В последние несколько лет Ольга Григорьевна не только участник конференций, но и активный член организационных и программных комитетов. Образ ученого, который отгородился от внешнего мира в своем кабинете и творит что-то нетленное, ей не близок, да и опыт исследователя подсказывает, что такой стиль работы зачастую нерезультативен. Ее ритм — постоянный контакт с отечественными и зарубежными коллегами по почте и на конференциях, чтобы «вживую» обмениваться идеями.

Таким образом, можно сказать, что Ольга Григорьевна, ведя свою научную деятельность в России, совместно с отечественными учеными, теоретиками и экспериментаторами, активно включена в международную научную жизнь и в очень позитивном смысле претворяет в жизнь смысл тезиса об интернациональности науки.

Группа Ольги Григорьевны активно участвует в программах российских научных фондов: РНФ, РФФИ, Династия. Сама Ольга Григорьевна является персональным стипендиатом фонда Династия, грамотой ректора отмечен цикл фундаментальных работ, выполненный Ольгой Григорьевной совместно с к.ф.-м.н. Н.А. Пановым. А окончившая физический факультет в 2014 году и поступившая к Ольге Григорьевне в аспирантуру Вера Андреева получила в январе этого года первый приз на конкурсе дипломных работ им. Р.В. Хохлова. Уровень разработок, проводимых под руководством и при участии Ольги Григорьевны, позволяет ее студентам и аспирантам претендовать на специальные молодежные гранты, что делает работу в группе еще более интенсивной и что привлекает новые молодые научные кадры. Конечно, это сложилось не в один момент, этому предшествовала многолетняя работа и большие испытания. Результатом такого, скажем без преувеличения, преодоления стала возможность выстроить полноценный научный процесс на рабочем месте в России.

Ольга Григорьевна принимает активное участие в учебном процессе: на факультете ВмиК совместно с профессором В.П. Кандидовым ведет курс «Физика волновых процессов», читает курс «Численные методы в физике» для студентов четвертого курса радиоотделения, совместно с профессором А.Б. Савельевым-Трофимовым разработала и читает внедренный на физфаке с 2009 года курс «Введение в квантовую физику» для студентов второго курса. Целью его является раскрытие значения квантовой механики в современном эксперименте и привлечение широкого круга студентов к ее изучению.

Научно-популяризаторская деятельность Ольги Григорьевны в рамках ежегодного Фестиваля науки отмечена грамотами ректора. Уже по традиции, в эти дни десятки школьников и студентов приходят в КНО, чтобы увидеть уникальные экспериментальные установки, попробовать понять физику явлений, сделать самим опыты по дифракции, интерференции, поляризации света. Число гостей с каждым годом растет, и слухи о чудесных встречах распространяются не только по телевидению, но и по сарафанному радио.

Коллеги по кафедре, возглавляемой профессором В.А. Макаровым, очень поддерживают Ольгу Григорьевну в ее научной, преподавательской и научно-популяризаторской деятельности. Работа Ольги Григорьевны на нашем факультете неоднократно отмечалась почетными грамотами ректора университета профессора В.А. Садовничего и декана факультета профессора Н.Н. Сысоева.

Выпускники Ольги Григорьевны нашли себя в разных областях: примерно в равных долях, остались в науке и работают в московских институтах, стали востребованными программистами или уехали за рубеж. Сама Ольга Григорьевна признается, что один из главных ее принципов, а значит и тот, который она неявно передает своим ученикам, звучит как: «Будь полезен». Наверное, его можно расшифровать как, «ищи задачу по сердцу», «ищи дело, в котором сможешь применить свои навыки», «умей дать другим то, что им сможет помочь».

Мы желаем Ольге Григорьевне новых научных и педагогических побед, человеческого счастья и непреходящей профессиональной востребованности!

Увеличение плотности и длины плазменного канала филамента путем одновременного уменьшения диаметра исходного пучка и чирпирования импульса (Applied Physics B 82, 111-122 (2006))

Си Лянг Чин, Мэй Чин, О.Г. Косарева и В.П. Кандидов на конференции по Когерентной и нелинейной оптике в Казани в 2010 году.

О.Г.Косарева с членами студенческого отделения SPIE физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова после удачно проведенного дня науки в конференц-зале корпуса нелинейной оптики)

Группа численного моделирования в оптике на ступеньках корпуса нелинейной оптики, 2009 год. Слева направо: Дергачев А.А., Косарева О.Г.,
Дормидонов А.Е., Силаева Е.П., Федоров В.Ю., Сметанина О.Е.,
Кандидов В.П., ШлёновС.А.

Губина Надежда