Иттербиевая лазерная система для исследований параметрического усиления фемтосекундных импульсов с центральной длиной волны ~2 мкм

И. Б. Мухин, М. Р. Волков, И. А. Викулов, Е. А. Перевезенцев, О. В. Палашов

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Разработана лазерная система с оптической синхронизацией фемтосекундного сигнала и канала накачки. Сигнал задающего волоконного иттербиевого лазера с частотой следования растянутых фемтосекундных импульсов 60 МГц усиливается по энергии с нескольких наноджоулей до 0.4 мДж при частоте следования 3 кГц в широкополосном усилителе, после чего сжимается до длительности 250 фс. Это излучение используется для генерации фемтосекундных лазерных импульсов с центральной длиной волны ~2 мкм, энергией в импульсе более 20 мкДж, длительностью в несколько осцилляций поля и стабилизацией фазы между электромагнитным полем и огибающей. Другой импульс задающего волоконного лазера, обеспечивающий оптическую синхронизацию и минимальную временную задержку, направляется в регенеративный дисковый Yb:YAG-усилитель, где усиливается до энергии 4 мДж при частоте следования импульсов 3 кГц и длительности 20 пс. С целью дальнейшего увеличения энергии импульсов накачки разработан многопроходный дисковый усилитель чирпированных импульсов до энергии в 70 мДж при частоте следования импульсов 10 Гц и длительности 400 пс для исследований параметрического усиления с использованием субнаносекундной накачки.
Ключевые слова: волоконный иттербиевый лазер, фемтосекундные импульсы, дисковый Yb:YAG-усилитель, компрессия импульсов, парaметрическое усиление.
Поступила в редакцию: 19.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:4, 321–326
Образец цитирования: И. Б. Мухин, М. Р. Волков, И. А. Викулов, Е. А. Перевезенцев, О. В. Палашов, “Иттербиевая лазерная система для исследований параметрического усиления фемтосекундных импульсов с центральной длиной волны ~2 мкм”, Квантовая электроника, 50:4 (2020), 321–326 [Quantum Electron., 50:4 (2020), 321–326]

Моделирование процесса лазерного усиления с учётом зависимости теплофизических и лазерных характеристик среды от распределения температуры в активном элементе Yb:YAG

В. В. Петров, В. А. Петров, Г. В. Купцов, А. В. Лаптев, А. В. Кирпичников, Е. В. Пестряков

  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
  • Новосибирский государственный технический университет
Аннотация: Разработана трёхмерная нестационарная модель процесса лазерного усиления с учётом зависимости теплофизических и лазерных характеристик активных сред от распределения температуры. Проведено численное моделирование процесса лазерного усиления в активных элементах двухкаскадного криогенного лазерного усилителя субджоульного класса, работающего с частотой следования импульсов до 1 кГц. Показано, что учёт температурного распределения является ключевым при расчёте криогенно охлаждаемых лазерных усилителей с мощной диодной накачкой. Определены оптимальные значения параметров излучения диодной накачки, при которых максимально достижимые энергии импульсов на выходе усилителя могут составлять 300 и 570 мДж для частот следования импульсов 1000 и 500 Гц соответственно.
Ключевые слова: диодная накачка, высокая частота следования импульсов, криогенные температуры, лазерный усилитель, уравнение теплопроводности
Поступила в редакцию: 26.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:4, 315–320
Образец цитирования: В. В. Петров, В. А. Петров, Г. В. Купцов, А. В. Лаптев, А. В. Кирпичников, Е. В. Пестряков, “Моделирование процесса лазерного усиления с учётом зависимости теплофизических и лазерных характеристик среды от распределения температуры в активном элементе Yb:YAG”, Квантовая электроника, 50:4 (2020), 315–320 [Quantum Electron., 50:4 (2020), 315–320]

Численно-аналитический расчет функций влияния приводов прямоугольного деформируемого зеркала со свободными краями

Д. А. Ягнятинский, В. Н. Федосеев

  • АО “НИИ НПО “Луч”, г. Подольск
Аннотация: Представлен новый метод расчета функций влияния приводов прямоугольного деформируемого зеркала со свободными краями в модели сосредоточенных воздействий. Функция прогиба зеркала ищется в виде ряда Фурье по модам поперечных собственных колебаний тонкой прямоугольной пластины со свободными краями. Моды колебаний рассчитываются численно методом конечных элементов. Полученные моды подставляются в формулы для расчета коэффициентов перед членами используемого ряда (частичной суммы). Приводится верификация данного решения с помощью сравнения с расчетом функций влияния целиком посредством метода конечных элементов в программном комплексе ANSYS. Результат может быть использован для выбора и оптимизации плана расположения приводов прямоугольных и квадратных деформируемых зеркал в задачах адаптивной оптики.
Ключевые слова: численно-аналитический расчет, функции влияния приводов, прямоугольное деформируемое зеркало, свободные края, сосредоточенные воздействия, метод конечных элементов.
Поступила в редакцию: 08.07.2022
Исправленный вариант: 03.08.2022
Образец цитирования: Д. А. Ягнятинский, В. Н. Федосеев, “Численно-аналитический расчет функций влияния приводов прямоугольного деформируемого зеркала со свободными краями”, Квантовая электроника, 52:9 (2022), 862–868

Кольцевая оптотермическая ловушка

А. В. Коробцов, С. П. Котова, Н. Н. Лосевский, А. М. Майорова, С. А. Самагин

  • Самарский филиал Физического института им. П. Н. Лебедева РАН
Аннотация: Экспериментально и методами численного моделирования исследовались возможности кольцевой оптотермической ловушки захватывать и манипулировать прозрачными объектами микронных размеров. По сравнению с точечными оптотермическими ловушками кольцевая ловушка позволяет более плавно управлять движением частиц за счет изменения мощности лазерного пучка.
Ключевые слова: конвекционные потоки, кольцевая оптотермическая ловушка, вихревые световые поля
Поступила в редакцию: 21.06.2022
Образец цитирования: А. В. Коробцов, С. П. Котова, Н. Н. Лосевский, А. М. Майорова, С. А. Самагин, “Кольцевая оптотермическая ловушка”, Квантовая электроника, 52:9 (2022), 856–861

Ортогональное двухволновое векторное взаимодействие в гиротропном фоторефрактивном кристалле

Р. В. Ромашко, М. Н. Безрук, Ю. Н. Кульчин

  • Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, г. Владивосток
  • Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Аннотация: Предложена и исследована новая схема организации адаптивного интерферометра, основанная на ортогональной геометрии векторного двухволнового взаимодействия в гиротропном фоторефрактивном кристалле. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать эффективность двухволнового взаимодействия в гиротропном фоторефрактивном кристалле в ортогональной геометрии. С помощью разработанной модели найдены условия, при которых реализуется режим поляризационной независимости адаптивного интерферометра. Показано, что поляризационная независимость достигается за счет естественного вращения плоскости поляризации световых волн в кристалле, вызванного оптической гиротропией. Ключевой особенностью разработанного подхода является возможность достижения такого режима с использованием только одной опорной волны в отличие от других подобных методов, где требуются две опорные волны, что позволяет значительно упростить схему адаптивного интерферометра.
Ключевые слова: адаптивный интерферометр, фоторефрактивный кристалл, двухволновое векторное взаимодействие, оптическая гиротропия, поляризация.
Поступила в редакцию: 26.08.2022
Образец цитирования: Р. В. Ромашко, М. Н. Безрук, Ю. Н. Кульчин, “Ортогональное двухволновое векторное взаимодействие в гиротропном фоторефрактивном кристалле”, Квантовая электроника, 52:9 (2022), 850–855

Ферриэлектрический жидкий кристалл с субволновым шагом спирали как электрооптическая среда для фазовых пространственных модуляторов света

Е. П. Пожидаев, С. П. Котова, С. А. Самагин

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук, г. Москва
  • Самарский филиал Физического института им. П. Н. Лебедева РАН
Аннотация: Представлены результаты исследований возможности использования ферриэлектрического жидкого кристалла в качестве электрооптической среды для фазовых пространственных модуляторов света. Проведены измерения электрооптических характеристик ферриэлектрического жидкого кристалла, выполнено численное моделирование 12-секторной спиральной фазовой пластины на его основе. Установлено, что при субкилогерцевой частоте переключения фазового сдвига на 2π исследованный жидкокристаллический ферриэлектрик является более низковольтной электрооптической средой для пространственно-временных модуляторов света по сравнению с сегнетоэлектрическими жидкими кристаллами.
Ключевые слова: ферриэлектрические жидкие кристаллы, сегнетоэлектрические жидкие кристаллы, фазовая модуляция света, квадратичный электрооптический эффект, аксиально-симметричные оптические вихри.
Поступила в редакцию: 28.07.2022
Образец цитирования: Е. П. Пожидаев, С. П. Котова, С. А. Самагин, “Ферриэлектрический жидкий кристалл с субволновым шагом спирали как электрооптическая среда для фазовых пространственных модуляторов света”, Квантовая электроника, 52:9 (2022), 843–849

Изображающий спектрограф высокого разрешения для ультрамягкого рентгеновского диапазона

А. Н. Шатохин, А. О. Колесников, В. Н. Михайлов, В. П. Ратушный, Е. Н. Рагозин

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук, г. Москва
  • ООО “ХолоГрэйт”, г. Санкт-Петербург
Аннотация: Создан и испытан в эксперименте изображающий (стигматический) спектрограф, в состав которого входит плоская VLS-решетка скользящего падения и фокусирующее широкополосное многослойное зеркало нормального падения (Mo/Be, 111 – 138 Å; Mo/Si, 125 – 250 Å), определяющее рабочий спектральный диапазон. Получены линейчатые спектры излучения многозарядных ионов, возбуждаемых в лазерной плазме. Спектральная разрешающая способность и пространственное разрешение прибора ограничивались размером ячеек (13 мкм) используемого детектора и составляли ∼10³ и 26 мкм соответственно. Стигматизм прибора позволяет использовать его для спектральной диагностики плазмы с высоким пространственным разрешением. Габариты прибора около 1 м.
Ключевые слова: изображающий спектрограф, ультрамягкий рентгеновский диапазон, VLS-решетка, многослойное Mo/Be-зеркало, многослойное Mo/Si-зеркало, лазерная плазма.
Поступила в редакцию: 04.07.2022
Образец цитирования: А. Н. Шатохин, А. О. Колесников, В. Н. Михайлов, В. П. Ратушный, Е. Н. Рагозин, “Изображающий спектрограф высокого разрешения для ультрамягкого рентгеновского диапазона”, Квантовая электроника, 52:9 (2022), 838–842

Измерение температуры горячей зоны методом 1f модуляционной диодной лазерной абсорбционной спектроскопии с логарифмическим преобразованием сигнала

В. В. Лигер, В. Р. Мироненко, Ю. А. Курицын, М. А. Большов

  • Институт спектроскопии РАН, Москва, г. Троицк
Аннотация: Разработан новый вариант метода диодной лазерной абсорбционной спектроскопии (ДЛАС) для определения температуры горячих зон. Метод основан на комбинации медленного сканирования частоты излучения зондирующего диодного лазера в окрестности линии поглощения тестовой молекулы среды и быстрой модуляции частоты излучения с амплитудой порядка ширины линии поглощения. Особенностью метода является использование двухлучевой дифференциальной схемы, логарифмическое преобразование сигналов и регистрация поглощения на первой гармонике частоты модуляции. Двухлучевая дифференциальная схема регистрации и логарифмическое преобразование сигналов поглощения позволили значительно снизить неселективное поглощение зондирующего излучения и шумы регистрации, определяемые избыточными шумами лазеров. Использование первой гармоники обеспечило повышение чувствительности метода ДЛАС. С помощью разработанной методики измерены температуры паров воды в атмосферном воздухе в диапазоне 700 – 1100 K. Эти результаты сравнивались с данными коммерческих термопар. Разность температуры, измеренной стандартной термопарой, и ее среднего значения, определенного по разработанной методике, составила 40 K для температуры 1000 K и 30 K для температуры 800 K.
Ключевые слова: абсорбционная спектроскопия, диодный лазер, измерение температуры.
Поступила в редакцию: 19.05.2022
Образец цитирования: В. В. Лигер, В. Р. Мироненко, Ю. А. Курицын, М. А. Большов, “Измерение температуры горячей зоны методом 1f модуляционной диодной лазерной абсорбционной спектроскопии с логарифмическим преобразованием сигнала”, Квантовая электроника, 52:9 (2022), 831–837

Исследование состава наночастиц бора, полученных лазерной абляцией в жидкости, с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния

К. О. Айыыжы, Е. В. Бармина, Н. Н. Мельник, О. В. Уваров, Г. А. Шафеев

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, г. Москва
  • Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук, г. Москва
  • Нацио­нальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Аннотация: С помощью спектроскопии комбинационного рассеяния и просвечивающей электронной микроскопии исследованы наночастицы бора, синтезированные методом абляции в изопропаноле мишени из бора излучением импульсного иттербиевого волоконного лазера. Размер наночастиц составляет 5 – 50 нм, в их состав входят бор и углерод. Наночастицы имеют углеродную оболочку с периодом структуры 0.34 нм. Обсуждается применение полученных наночастиц в качестве добавок к углеводородным топливам и в бор-нейтронозахватной терапии.
Ключевые слова: лазерная абляция, жидкость, наночастицы, бор, спектроскопия комбинационного рассеяния
Поступила в редакцию: 10.06.2022
Исправленный вариант: 28.06.2022
Образец цитирования: К. О. Айыыжы, Е. В. Бармина, Н. Н. Мельник, О. В. Уваров, Г. А. Шафеев, “Исследование состава наночастиц бора, полученных лазерной абляцией в жидкости, с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния”, Квантовая электроника, 52:9 (2022), 827–830

Кинетика наведенного поглощения многоатомных молекул при двухквантовом возбуждении

С. Н. Летута, А. Т. Ишемгулов, Д. В. Дорофеев, Д. Е. Цюрко

  • Оренбургский государственный университет
Аннотация: Изучена кинетика триплет-триплетного поглощения многоатомных молекул (на примере галогензамещенных флуоресцеина – эозина и эритрозина) при ступенчатом заселении их высоких триплетных уровней с помощью двух лазерных импульсов с регулируемой задержкой между ними. Показано, что по кинетике наведенного поглощения можно оценить эффективность конкурирующих каналов релаксации высоковозбужденных триплетных состояний молекул. В отсутствие переноса энергии на окружение и фотохимических реакций основным каналом релаксации высоких триплетных состояний молекул, содержащих тяжелые атомы галогенов, является обратная триплет-синглетная интеркомбинационная конверсия. При интерпретации результатов исследований необходим учет тепловых эффектов, обусловленных нагревом среды в результате безызлучательной релаксации высоких электронно-возбужденных состояний молекул.
Ключевые слова: триплет-триплетное поглощение, высокие электронно-возбужденные состояния молекул
Поступила в редакцию: 16.06.2022
Исправленный вариант: 03.08.2022
Образец цитирования: С. Н. Летута, А. Т. Ишемгулов, Д. В. Дорофеев, Д. Е. Цюрко, “Кинетика наведенного поглощения многоатомных молекул при двухквантовом возбуждении”, Квантовая электроника, 52:9 (2022), 823–826