Схема стабилизации фазы и времени прихода ультракоротких лазерных импульсов для волоконной системы когерентного суммирования пучков излучения

А. В. Андрианов, А. П. Коробейникова

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Представлен алгоритм для одновременного измерения фазы и времени прихода оптических импульсов относительно импульса опорного канала с помощью одного многоэлементного детектора. На основе данного алгоритма разработана простая оптоэлектронная схема стабилизации фазы и времени прихода импульсов для работы в волоконной системе когерентного суммирования ультракоротких (в том числе чирпрированных) импульсов. Исследованы характеристики разработанной схемы. В частности, достигнута скорость измерения фазы 25000 отсчетов в секунду, продемонстрирована граничная частота стабилизации фазы в петле обратной связи ~2 кГц, получена точность измерения времени прихода ~5% от спектрально-ограниченной длительности импульса при скорости измерения до 5 отсчетов в секунду. В эксперименте по когерентному суммированию излучений двух каналов импульсной волоконной системы на длине волны 1030 нм продемонстрированы стабилизация фазы с точностью лучше λ/100, точность установки задержки 10 фс при спектрально-ограниченной длительности импульсов ~200 фс и получена эффективность суммирования 94%.
Ключевые слова: когерентное суммирование пучков излучения, оптический фазовый детектор, ультракороткие импульсы, активная стабилизация фазы.
Поступила в редакцию: 18.05.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 742–749
Образец цитирования: А. В. Андрианов, А. П. Коробейникова, “Схема стабилизации фазы и времени прихода ультракоротких лазерных импульсов для волоконной системы когерентного суммирования пучков излучения”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 742–749 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 742–749]

Оптомеханическое взаимодействие в волоконных лазерах с микрооптомеханическими резонансными структурами

Ф. А. Егоров, В. Т. Потапов

  • Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Аннотация: Представлены результаты исследований волоконных лазеров с пассивными модуляторами на основе микрооптомеханических резонансных структур, возбуждаемых светом (микроосцилляторов). Показано, что в волоконных лазерах на основе активных световодов, легированных редкоземельными элементами (Er, Er/Yb, Yb, Nd), оптомеханическое взаимодействие лазерного излучения с микроосцилляторами разных типов (волноводных, микрообъемных) приводит к автоколебаниям характеристик лазерного излучения на частотах релаксационных колебаний и межмодовых биений, синхронизованных с частотами собственных упругих колебаний микроосцилляторов. Установлено, что в сверхдлинном эрбий-иттербиевом волоконном лазере с нелинейным зеркалом на основе микрокантилевера лазерное фототермическое возбуждение второй моды упругих поперечных колебаний микрокантилевера позволяет осуществлять режим пассивной синхронизации мод исключительно за счет модуляции добротности лазерного резонатора. Реализованы импульсные режимы генерации с управляемой частотой следования (~76 кГц) и длительностью импульсов 2 – 5 мкс, с выходной энергией в импульсе 0.1 мкДж. На основе упрощенной физической модели указанных волоконных лазеров с микроосцилляторами разработана приближенная математическая модель, описывающая режимы пассивной синхронизации мод волоконных лазеров с микроосцилляторами, играющими в лазерном резонаторе роль зеркал с нелинейным коэффициентом отражения. Обсуждаются перспективы развития и применения рассматриваемых лазерных систем.
Ключевые слова: волоконный лазер, микромеханический резонатор, оптомеханическое взаимодействие, пассивная модуляция добротности, синхронизация мод, резонанс, автоколебания.
Поступила в редакцию: 27.08.2019
Исправленный вариант: 05.12.2019
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 734–741
Образец цитирования: Ф. А. Егоров, В. Т. Потапов, “Оптомеханическое взаимодействие в волоконных лазерах с микрооптомеханическими резонансными структурами”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 734–741 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 734–741]

Кинетика затухания люминесценции примесных центров Fe2+ в поликристаллическом кристалле ZnSe при возбуждении электронным пучком

Н. Н. Ильичев, А. А. Гладилин, Э. С. Гулямова, В. П. Калинушкин, С. А. Миронов, А. В. Сидорин, П. П. Пашинин, В. В. Туморин, Е. М. Гаврищук, Д. В. Савин, С. А. Родин, В. Б. Иконников, М. В. Чукичев

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, г. Нижний Новгород
  • Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет
Аннотация: Измерена кинетика затухания люминесценции ионов Fe2+ в поликристаллическом кристалле ZnSe при азотной температуре и возбуждении коротким импульсом ускоренных электронов. Зависимость интенсивности люминесценции от времени отличается от экспоненциальной, наблюдаемой при возбуждении люминесценции коротким световым импульсом. Дано теоретическое описание полученной неэкспоненциальной зависимости. В основу объяснения положен эффект тушения возбужденного состояния иона Fe2+ свободными электронами объемного заряда тока ускоренных электронов в образце (эффект Оже). Показано, что релаксация объемного заряда после снятия ускоряющего электроны напряжения вносит существенный вклад в кинетику затухания люминесценции примеси.
Ключевые слова: эффект Оже, кристалл ZnSe:Fe2+, возбуждение люминесценции электронным ударом
Поступила в редакцию: 15.11.2019
Исправленный вариант: 22.04.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 730–733
Образец цитирования: Н. Н. Ильичев, А. А. Гладилин, Э. С. Гулямова, В. П. Калинушкин, С. А. Миронов, А. В. Сидорин, П. П. Пашинин, В. В. Туморин, Е. М. Гаврищук, Д. В. Савин, С. А. Родин, В. Б. Иконников, М. В. Чукичев, “Кинетика затухания люминесценции примесных центров Fe2+ в поликристаллическом кристалле ZnSe при возбуждении электронным пучком”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 730–733 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 730–733]

Генерационные характеристики кристаллов ZrO2 – Y2O3 – Ho2O3 при накачке импульсным излучением Tm : LiYF4-лазера

П. А. Рябочкина, С. А. Артемов, Н. Г. Захаров, Е. В. Салтыков, К. В. Воронцов, А. Н. Чабушкин, Е. Е. Ломонова

  • Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва, г. Саранск
  • ФГУП “Российский федеральный ядерный центр — ВНИИЭФ”, г. Саров Нижегородской обл.
  • ООО “МЦКТ”, Московская обл., Одинцовский р-н, д. Сколково
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
Аннотация: Получена импульсная двухмикронная лазерная генерация на переходе 5I7 → 5I8 ионов Ho3+ кристаллов ZrO2 – Y2O3 – Ho2O3 при резонансной накачке на уровень 5I7 этих ионов излучением импульсного лазера на кристалле LiYF4 : Tm. Эффективность преобразования излучения накачки, падающей на кристалл, в излучение лазерной генерации и дифференциальный КПД генерации при длительности импульсов 8 мс и частоте их следования 10 Гц составили 25% и 28% соответственно.
Ключевые слова: тулиевый лазер, двухмикронный спектральный диапазон, кристалл ZrO2 – Y2O3 – Ho2O3
Поступила в редакцию: 14.04.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 727–729
Образец цитирования: П. А. Рябочкина, С. А. Артемов, Н. Г. Захаров, Е. В. Салтыков, К. В. Воронцов, А. Н. Чабушкин, Е. Е. Ломонова, “Генерационные характеристики кристаллов ZrO2 – Y2O3 – Ho2O3 при накачке импульсным излучением Tm : LiYF4-лазера”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 727–729 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 727–729]

Вытекание излучения из волновода мощных полупроводниковых AlGaAs/InGaAs/GaAs-лазеров

Ю. К. Бобрецова, Д. А. Веселов, А. А. Климов, В. А. Крючков, И. С. Шашкин, С. О. Слипченко, Н. А. Пихтин

  • Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН, г. С.-Петербург
Аннотация: Исследованы лазеры на основе гетероструктур AlGaAs/InGaAs/GaAs спектрального диапазона 1.0 – 1.1 мкм с целью оптимизации эмиттерных слоев. Проанализировано влияние толщины и состава эмиттерных слоев на вытекание излучения из волновода лазера. Показано, что при толщинах эмиттеров 0.86 – 1.24 мкм оно практически не влияет на мощность излучения лазера. Продемонстрировано влияние длины кристалла и коэффициентов отражения зеркал лазера на вытекание излучения.
Ключевые слова: лазерные диоды, спектральный диапазон 1.0 – 1.1. мкм, вытекание излучения.
Поступила в редакцию: 10.03.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 722–726
Образец цитирования: Ю. К. Бобрецова, Д. А. Веселов, А. А. Климов, В. А. Крючков, И. С. Шашкин, С. О. Слипченко, Н. А. Пихтин, “Вытекание излучения из волновода мощных полупроводниковых AlGaAs/InGaAs/GaAs-лазеров”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 722–726 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 722–726]

Квантово-каскадные лазеры мощностью 10 Вт для спектральной области 4.6 мкм

В. В. Дюделев, Д. А. Михайлов, А. В. Бабичев, С. Н. Лосев, Е. А. Когновицкая, А. В. Лютецкий, С. О. Слипченко, Н. А. Пихтин, А. Г. Гладышев, Д. В. Денисов, И. И. Новиков, Л. Я. Карачинский, В. И. Кучинский, А. Ю. Егоров, Г. С. Соколовский

  • Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе, г. С.-Петербург
  • Университет ИТМО, г. С.-Петербург
  • ООО “Коннектор Оптикс”, г. С.-Петербург
  • Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
Аннотация: Изготовлены полосковые квантово-каскадные лазеры, излучающие вблизи 4.6 мкм, и исследованы их мощностные и спектральные характеристики. Продемонстрирована устойчивая лазерная генерация с выходной оптической мощностью более 10 Вт (свыше 5 Вт с одного зеркала) в импульсном режиме работы при комнатной температуре.
Ключевые слова: квантово-каскадный лазер, гетероструктура, высокая мощность
Поступила в редакцию: 23.03.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 720–721
Образец цитирования: В. В. Дюделев, Д. А. Михайлов, А. В. Бабичев, С. Н. Лосев, Е. А. Когновицкая, А. В. Лютецкий, С. О. Слипченко, Н. А. Пихтин, А. Г. Гладышев, Д. В. Денисов, И. И. Новиков, Л. Я. Карачинский, В. И. Кучинский, А. Ю. Егоров, Г. С. Соколовский, “Квантово-каскадные лазеры мощностью 10 Вт для спектральной области 4.6 мкм”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 720–721 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 720–721]

Низкопороговый поверхностно-излучающий лазер с вертикальным полуволновым резонатором и модовым фильтром, генерирующий одну поперечную моду на длине волны 940 нм

Ц. Х. Жэнь, Ц. Ван, М. Ян, Х. Ц. Ван, Ц. Чэн, Ю. Ц. Хуан, С. М. Жэнь, Х. М. Цзи, С. Ло

  • State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, China
  • Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, China
Аннотация: Продемонстрирована структура поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором (VCSEL) с модовым фильтром и полуволновым (λ/2) резонатором. Изучено влияние резонаторов длиной λ/2 и λ на величину порогового тока. Оптимизированы толщина и диаметр области травления модового фильтра для получения единственной поперечной моды выходного излучения. Результаты показали, что при изменении длины резонатора с λ на λ/2 пороговый ток VCSEL снижается с 0.85 до 0.65 мА, т. е. на 30.8%. Кроме того, при толщине модового фильтра 80 нм и диаметре области травления 2.5 мкм коэффициент подавления боковых мод достигает 90 дБ, что удовлетворяет требованиям к выходному излучению с одной поперечной модой. Оптимизированные структуры VCSEL позволят преодолеть многие трудности и перспективны для использования в 3D распознавании лиц.
Ключевые слова: VCSEL, модовый фильтр, режим одной поперечной моды, полуволновой резонатор, пороговый ток
Поступила в редакцию: 25.02.2020
Исправленный вариант: 13.05.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 714–719
Образец цитирования: Ц. Х. Жэнь, Ц. Ван, М. Ян, Х. Ц. Ван, Ц. Чэн, Ю. Ц. Хуан, С. М. Жэнь, Х. М. Цзи, С. Ло, “Низкопороговый поверхностно-излучающий лазер с вертикальным полуволновым резонатором и модовым фильтром, генерирующий одну поперечную моду на длине волны 940 нм”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 714–719 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 714–719]

Квантовый каскадный лазер с оптическими переходами «связанное состояние – квазиконтинуум», работающий при температуре до 371 K

И. С. Молодцов, Н. А. Распопов, А. В. Лобинцов, А. И. Данилов, А. Б. Крыса, И. И. Засавицкий

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
  • ОАО «НИИ “Полюс” им. М. Ф. Стельмаха», г. Москва
  • Department of Electronic and Electrical Engineering, University of Sheffield, UK
Аннотация: На основе согласованной гетеропары Ga0.47In0.53As/Al0.48In0.52As разработан квантовый каскадный лазер, излучающий на длине волны 7.4 мкм. Выбранная лазерная гетероструктура с относительно большим числом квантовых ям и барьеров представляет собой две мини-зоны, разделенные мини-запрещенной зоной, с образованием в последней локализованного дублетного уровня вблизи верхней мини-зоны, что позволило получить широкую полосу генерации (~100 см-1). Максимальная рабочая температура лазера в импульсном режиме составила 371 K. Столь высокое значение температуры достигнуто благодаря двум факторам: большой энергии выброса с дублета в верхнюю мини-зону и большому вольтовому дефекту. Определены значения характеристической температуры Т0, составившие 170 K для области низких (менее 300 K) температур и 270 K для области 300 – 370 K, а также оптических потерь в резонаторе, равных 2.5 и 7.7 см-1 при температурах 80 и 254 K соответственно. Импульсная мощность составила 0.3 Вт при 80 K и 0.05 Вт при 293 K.
Ключевые слова: слова: квантовый каскадный лазер, квантовая яма, потенциальный барьер, сверхрешетка, мини-зона, дублет, континуум, МОС-гидридная эпитаксия
Поступила в редакцию: 02.03.2020
Исправленный вариант: 27.05.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 710–713
Образец цитирования: И. С. Молодцов, Н. А. Распопов, А. В. Лобинцов, А. И. Данилов, А. Б. Крыса, И. И. Засавицкий, “Квантовый каскадный лазер с оптическими переходами “связанное состояние – квазиконтинуум”, работающий при температуре до 371 K”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 710–713 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 710–713]

Быстрая адаптивная оптическая система для коррекции волнового фронта лазерного излучения, искаженного атмосферной турбулентностью

А. Л. Рукосуев, В. Н. Белоусов, А. Н. Никитин, Ю. В. Шелдакова, А. В. Кудряшов, В. А. Богачев, М. В. Волков, С. Г. Гаранин, Ф. А. Стариков

  • Институт динамики геосфер им. М.А.Садовского РАН, г. Москва
  • ООО “‘Лиратех”, г. Москва
  • ФГУП “Российский федеральный ядерный центр — ВНИИЭФ”, Институт лазерно-физических исследований, г. Саров, Нижегородская обл.
Аннотация: Создана адаптивная оптическая система для коррекции волнового фронта лазерного излучения, искаженного турбулентным воздушным потоком. Использование в качестве основного элемента управления адаптивной системой вентильной матрицы, программируемой пользователем, позволило достичь ширины полосы частот системы 2 кГц. Представлены и проанализированы результаты экспериментов по динамической коррекции фазы лазерного пучка, искаженного потоком нагретого воздуха.
Ключевые слова: адаптивная оптика, датчик волнового фронта, программируемая пользователем вентильная матрица, турбулентность атмосферы
Поступила в редакцию: 09.06.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 707–709
Образец цитирования: А. Л. Рукосуев, В. Н. Белоусов, А. Н. Никитин, Ю. В. Шелдакова, А. В. Кудряшов, В. А. Богачев, М. В. Волков, С. Г. Гаранин, Ф. А. Стариков, “Быстрая адаптивная оптическая система для коррекции волнового фронта лазерного излучения, искаженного атмосферной турбулентностью”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 707–709 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 707–709]

Алгоритм кривизны линии в лазерной эктацитометрии эритроцитов

С. Ю. Никитин, В. Д. Устинов, С. Д. Шишкин, М. С. Лебедева

  • Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет
  • Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики
Аннотация: Методом численного моделирования исследован алгоритм кривизны линии изоинтенсивности в лазерной эктацитометрии эритроцитов. Алгоритм предназначен для измерения средней деформируемости, а также ширины и асимметрии распределения эритроцитов по деформируемости в исследуемом образце крови. Определены точность и область применимости алгоритма. На примере бимодального ансамбля продемонстрирована возможность определения доли слабодеформируемых эритроцитов в образце крови методом лазерной эктацитометрии.
Ключевые слова: деформируемость эритроцитов, лазерная дифрактометрия, распределение эритроцитов по деформируемости
Поступила в редакцию: 21.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:9, 888–894
Образец цитирования: С. Ю. Никитин, В. Д. Устинов, С. Д. Шишкин, М. С. Лебедева, “Алгоритм кривизны линии в лазерной эктацитометрии эритроцитов”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 888–894 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 888–894]