Точность измерения и пространственная разрешающая способность распределенного температурного датчика на основе двухимпульсного дифференциального когерентного рефлектометра

Т. О. Лукашова, О. Е. Наний, С. П. Никитин, В. Н. Трещиков

  • ООО “Т8 НТЦ”, г Москва
  • Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет
  • ООО “Т8 Сенсор”, г. Москва
  • Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Аннотация: Создана модель и проведено численное моделирование распределенного температурного датчика на основе двухимпульсного дифференциального когерентного рефлектометра. Показано, что регистрируемая фазочувствительным рэлеевским рефлектометром дифференциальная фаза содержит регулярную компоненту, линейно зависящую от температуры, и случайную компоненту, связанную со случайным распределением рассеивающих центров в волокне и ограничивающую точность измерения вариации температуры. Точность измерения можно повысить, уменьшив относительный вклад случайной компоненты за счет сокращения длительности импульсов и/или увеличения задержки между ними. Показано, что пространственное разрешение дифференциального двухимпульсного фазочувствительного рефлектометра определяется временем задержки между импульсами и слабо зависит от их длительности. При типичных значениях длительности импульсов 200 нс и времени задержки 300 нс погрешность измерения вариации температуры в диапазоне 0.1 K составляет 2%, а пространственное разрешение – около 30 м.
Ключевые слова: когерентный рефлектометр, температурный датчик Рэлея, фазочувствительный рефлектометр, пространственная разрешающая способность, точность измерения.
Образец цитирования: Т. О. Лукашова, О. Е. Наний, С. П. Никитин, В. Н. Трещиков, “Точность измерения и пространственная разрешающая способность распределенного температурного датчика на основе двухимпульсного дифференциального когерентного рефлектометра”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 882–887 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 882–887]

Роль водяного пара при поглощении наносекундного лазерного излучения с длиной волны 266 нм атмосферным воздухом

А. Н. Куряк, Б. А. Тихомиров

  • Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, г. Томск
Аннотация: Исследованы зависимости поглощения излучения четвертой гармоники Nd : YAG-лазера воздухом и бинарными смесями водяного пара с азотом и кислородом при атмосферном давлении от энергии (пиковой интенсивности) излучения. Обнаружено, что при добавлении одинакового количества водяного пара к сухому азоту и кислороду поглощения этих смесей существенно различаются. Получены предварительные количественные оценки сечений двух- и трехфотонного поглощения молекул воды и кислорода: σ(2)(H2O) = (4 ± 1) × 10-49 см4·с и σ(3)(O2) = (5.6 ± 1.4) × 10-78 см6·с2. Установлено, что поглощение излучения с длиной волны 266 нм и пиковой интенсивностью от 0.05 до 2 ГВт·см-2 в приземной атмосфере определяется двухфотонным поглощением излучения водяным паром и трехфотонным поглощением в кислороде. Во влажном воздухе с содержанием водяного пара 1% коэффициент поглощения лазерного излучения на длине волны 266 нм превышает коэффициент поглощения в сухом воздухе в 4–5 раз. Поглощение в азоте отсутствует. Развита методика оптико-акустических измерений сечений многофотонного поглощения в однокомпонентных газах и газовых смесях.
Ключевые слова: атмосферный воздух, водяной пар, УФ излучение, многофотонное поглощение, оптико-акустический детектор
Поступила в редакцию: 19.12.2019
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:9, 876–881
Образец цитирования: А. Н. Куряк, Б. А. Тихомиров, “Роль водяного пара при поглощении наносекундного лазерного излучения с длиной волны 266 нм атмосферным воздухом”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 876–881 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 876–881]

Особенности адаптивной фазовой коррекции искажений оптических волн в условиях проявления «сильных» флуктуаций интенсивности

В. П. Лукин, Н. Н. Ботыгина, О. H. Eмалеев, В. В. Лавринов

  • Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, г. Томск
Аннотация: Впервые на основе экспериментальных данных объяснена причина потери эффективности адаптивной фазовой коррекции при распространении оптических волн в турбулентной атмосфере в условиях “сильных” флуктуаций интенсивности. По данным экспериментов, выполненных как на горизонтальных, так и на вертикальных атмосферных трассах, было обнаружено, что флуктуации интенсивности начинают существенно влиять на фазовые измерения, если радиус когерентности оптической волны становится меньше радиуса первой зоны Френеля. В этих условиях основной измеритель систем адаптивной оптики – датчик Гартмана – при наличии глубокой амплитудной модуляции уже не обеспечивает корректных измерений распределения фазы. На основе изучения поведения модовых составляющих фазовых флуктуаций, восстановленных по данным измерений при различных режимах работы, было обнаружено, что в первую очередь искажениям подвергаются амплитуды низших мод разложения фазовых флуктуаций – наклонов, дефокусировки и астигматизма, что, как показывает анализ, сильно отличается от режима слабых флуктуаций.
Ключевые слова: адаптивная фазовая коррекция, флуктуации интенсивности, наклоны, дефокусировка, астигматизм, атмосферная турбулентность
Поступила в редакцию: 20.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:9, 866–875
Образец цитирования: В. П. Лукин, Н. Н. Ботыгина, О. H. Eмалеев, В. В. Лавринов, “Особенности адаптивной фазовой коррекции искажений оптических волн в условиях проявления “сильных” флуктуаций интенсивности”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 866–875 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 866–875]

Влияние магнитного поля на размеры наночастиц, полученных абляцией кобальт-медной мишени в жидкости

Ю. С. Тверьянович, Г. О. Абдрашитов, Л. Г. Менчиков

  • Институт химии Санкт-Петербургского государственного университета
  • Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, г. Москва
Аннотация: Методом импульсной лазерной абляции в жидкой среде в постоянном магнитном поле были получены наночастицы Co – Cu. Жидкой средой служила органическая среда – гексан. Исследовано влияние магнитного поля на формирование наночастиц. Показано, что магнитное поле приводит к уменьшению дисперсности по размерам получаемых наночастиц.
Ключевые слова: наночастицы, кобальт, лазерная абляция, магнитное поле.
Поступила в редакцию: 20.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:9, 861–865
Образец цитирования: Ю. С. Тверьянович, Г. О. Абдрашитов, Л. Г. Менчиков, “Влияние магнитного поля на размеры наночастиц, полученных абляцией кобальт-медной мишени в жидкости”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 861–865 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 861–865]

Создание декорированных золотыми нанокластерами наночастиц TiO2 с использованием метода жидкофазной лазерной абляции

С. О. Гурбатов, Н. Минчева, С. Ивамори, С. А. Кулинич, А. А. Кучмижак

  • Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, г. Владивосток
  • Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
  • Department of Chemistry, University of Mining and Geology, Bulgaria
  • Research Institute of Science and Technology, Tokai University, Japan
Аннотация: Продемонстрировано формирование аморфных сферических наночастиц диоксида титана (TiO2), декорированных наночастицами золота, при облучении диспергированных в водном растворе тетрахлороаурата водорода (HAuCl4) коммерческих нанопорошков TiO2 наносекундными импульсами второй гармоники Nd : YAG-лазера. Установлено, что формирование таких гибридных наноструктур происходит в процессе лазерно-индуцированного переплавления исходных наночастиц, стимулированного восстановленными на их поверхности нанокластерами золота, которые обеспечивают более эффективное поглощение видимого лазерного излучения диоксидом титана. Морфология и химический состав полученных гибридных наноматериалов детально исследованы методами электронной микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния и энергодисперсионного анализа. Продемонстрирована возможность контроля среднего размера и количества восстановленных на поверхности TiO2 наночастиц золота путем подбора соотношения концентраций исходного наноматериала и HAuCl4. Спектроскопические исследования рассеяния света единичными гибридными наночастицами, а также численные расчеты структуры электромагнитных полей вблизи их поверхности указывают на перспективность использования таких гибридных наноматериалов для различных применений в современной оптике, оптоэлектронике и нанофотонике, например для создания хемо- и биосенсорных платформ, а также солнечных элементов нового поколения.
Ключевые слова: гибридные наноматериалы, лазерная абляция в жидкости, диоксид титана.
Поступила в редакцию: 02.03.2020
Исправленный вариант: 10.04.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:9, 855–860
Образец цитирования: С. О. Гурбатов, Н. Минчева, С. Ивамори, С. А. Кулинич, А. А. Кучмижак, “Создание декорированных золотыми нанокластерами наночастиц TiO2 с использованием метода жидкофазной лазерной абляции”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 855–860 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 855–860]

Компактная высокостабильная лазерная система для спектроскопии квадрупольного перехода 2S1/2 → 2D3/2 в ионе иттербия 171Yb+

И. В. Заливако, И. А. Семериков, А. С. Борисенко, М. Д. Аксенов, П. А. Вишняков, П. Л. Сидоров, Н. В. Семенин, А. А. Головизин, К. Ю. Хабарова, Н. Н. Колачевский

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
  • Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Московская облаcть, г. Долгопрудный
  • Российский квантовый центр, Москва, Сколково
Аннотация: Представлены результаты исследования созданной компактной лазерной системы для манипуляции квантовым состоянием оптического кубита на основе квадрупольного перехода 2S1/2 → 2D3/2 в ионе 171Yb+ на длине волны 435.5 нм. Мощность излучения лазерной системы достигает 500 мкВт на λ = 435.5 нм при относительной нестабильности частоты не более 3 × 10-15 на интервалах усреднения от 0.5 до 50 с с вычтенным линейным дрейфом частоты. Особенностью разработанной системы является её компактность, что позволяет также использовать её в ряде транспортируемых систем, включая оптические часы.
Ключевые слова: лазерная спектроскопия, оптический кубит, квадрупольный переход, ион 171Yb+
Поступила в редакцию: 26.05.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:9, 850–854
Образец цитирования: И. В. Заливако, И. А. Семериков, А. С. Борисенко, М. Д. Аксенов, П. А. Вишняков, П. Л. Сидоров, Н. В. Семенин, А. А. Головизин, К. Ю. Хабарова, Н. Н. Колачевский, “Компактная высокостабильная лазерная система для спектроскопии квадрупольного перехода 2S1/2 → 2D3/2 в ионе иттербия 171Yb+”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 850–854 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 850–854]

Локализованные электромагнитные волны в ромбической решетке волноводов с конкурирующими нелинейностями

А. И. Маймистов

  • Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, г. Москва
Аннотация: Рассмотрена модель дискретной фотонной системы, представляющей собой квазиодномерную ромбическую решетку волноводов, где для материала, из которого изготовлены волноводы центральной линейки волноводов, помимо положительной кубической нелинейности учитывается отрицательная нелинейность пятого порядка. Две другие линейки волноводов изготовлены из оптически линейного материала. В континуальном приближении получено решение системы связанных волн, которое описывает локализованную в поперечном направлении волну. В определенном частном случае конкуренция нелинейностей приводит к образованию распределения интенсивностей полей по волноводам, имеющему форму ступеньки.
Ключевые слова: локализованные электромагнитные волны, квазиодномерная ромбическая решетка волноводов, конкуренция нелинейностей.
Поступила в редакцию: 16.03.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:9, 844–849
Образец цитирования: А. И. Маймистов, “Локализованные электромагнитные волны в ромбической решетке волноводов с конкурирующими нелинейностями”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 844–849 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 844–849]

Генерация квазистатического магнитного поля лазерным импульсом с круговой поляризацией за счет туннельной ионизации газа

И. М. Габдрахманов, В. Ю. Быченков

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
  • Центр фундаментальных и прикладных исследований “ВНИИА”, г. Москва
Аннотация: Представлена теоретическая модель генерации квазистатического магнитного поля в лазерном канале, который образуется за фронтом короткого лазерного импульса, ионизирующего газ. Генерация магнитного поля обусловлена возникновением анизотропии электронного давления при туннельной ионизации атомов. В рассмотренном случае субрелятивистских интенсивностей лазерного света величина генерируемого магнитного поля может достигать ~1 МГс с коэффициентом трансформации по энергии около 1%, что открывает перспективы идентификации предложенного механизма при использовании широкого класса лазеров сверхкоротких импульсов.
Ключевые слова: квазистатическое магнитное поле, туннельная ионизация газа, субрелятивистская интенсивность, сверхкороткие лазерные импульсы.
Поступила в редакцию: 30.01.2020
Исправленный вариант: 29.03.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:9, 838–843
Образец цитирования: И. М. Габдрахманов, В. Ю. Быченков, “Генерация квазистатического магнитного поля лазерным импульсом с круговой поляризацией за счет туннельной ионизации газа”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 838–843 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 838–843]

Снижение амплитуды макроскопических квантовых флуктуаций при нестационарном ВКР

Н. В. Диденко, А. В. Конященко, Л. Л. Лосев

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
Аннотация: Экспериментально показано, что при нестационарном вынужденном комбинационном рассеянии использование накачки двумя последовательными ортогонально поляризованными лазерными импульсами позволяет снизить амплитуду макроскопических квантовых флуктуаций энергии стоксова импульса в четыре раза по сравнению с таковой при накачке одиночным импульсом. В водороде при относительной дисперсии энергии импульсов иттербиевого лазера 0.4% получена дисперсия энергии импульсов первой стоксовой компоненты 0.9%.
Ключевые слова: вынужденное комбинационное рассеяние, фемтосекундные импульсы, стабильность энергии, квантовые флуктуации.
Поступила в редакцию: 16.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:9, 834–837
Образец цитирования: Н. В. Диденко, А. В. Конященко, Л. Л. Лосев, “Снижение амплитуды макроскопических квантовых флуктуаций при нестационарном ВКР”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 834–837 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 834–837]

Суперлюминесцентные диоды спектрального диапазона 1.5–1.6 мкм на основе напряженно-компенсированных квантовых ям AlGaInAs/InP

Д. Р. Сабитов, Ю. Л. Рябоштан, В. Н. Светогоров, А. А. Падалица, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, М. Г. Васильев, А. М. Васильев, Ю. О. Костин, А. А. Шелякин

  • ООО “Сигм плюс”, г. Москва
  • Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, г. Москва
  • Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, г. Москва
Аннотация: Исследованы суперлюминесцентные диоды, созданные на основе двойных гетероструктур раздельного ограничения AlGaInAs/InP с напряженно-компенсированными квантовыми ямами. Проанализировано влияние введения упругих напряжений в активную область на выходные характеристики приборов. Показано, что такая конструкция суперлюминесцентного диода позволяет обеспечить оптическую мощность более 5 мВт на выходе одномодового волоконного световода, ширину спектра излучения более 60 нм, степень поляризации выходного излучения до 30 дБ и имеет большие возможности дальнейшего улучшения.
Ключевые слова: суперлюминесцентный диод, квантовая яма, компенсация упругих напряжений, AlGaInAs/InP.
Поступила в редакцию: 01.06.2020
Исправленный вариант: 19.06.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:9, 830–833
Образец цитирования: Д. Р. Сабитов, Ю. Л. Рябоштан, В. Н. Светогоров, А. А. Падалица, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, М. Г. Васильев, А. М. Васильев, Ю. О. Костин, А. А. Шелякин, “Суперлюминесцентные диоды спектрального диапазона 1.5–1.6 мкм на основе напряженно-компенсированных квантовых ям AlGaInAs/InP”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 830–833 [Quantum Electron., 50:9 (2020), 830–833]