Активные элементы в виде тонких стержней квадратного сечения для многоканальных лазерных усилителей

И. И. Кузнецов

Аннотация: Проведено исследование термонаведенных фазовых искажений излучения в активных элементах в виде тонкого стержня квадратного сечения и показано отсутствие аберраций и ухудшения качества пучка, что позволяет применять такие стержни наравне со стержнями круглого сечения, но с использованием значительно более технологичных подходов при их изготовлении и монтаже в систему охлаждения. Предложена концепция компактного и надежного многоканального твердотельного усилителя на основе таких активных элементов, позволяющая использовать в качестве задающей системы многоканальный волоконный лазер.
Ключевые слова: многоканальный лазерный усилитель, когерентное сложение каналов, лазеры высокой средней и пиковой мощности, Yb :YAG-лазеры с диодной накачкой, тепловые эффекты в твердотельных лазерах.
Поступила в редакцию: 17.06.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:8, 708–711
Образец цитирования: И. И. Кузнецов, “Активные элементы в виде тонких стержней квадратного сечения для многоканальных лазерных усилителей”, Квантовая электроника, 51:8 (2021), 708–711 [Quantum Electron., 51:8 (2021), 708–711]

Измерения абсолютных интенсивностей спектральных линий ионов Kr, Ar и O в диапазоне длин волн 10–18 нм при импульсном лазерном возбуждении

А. В. Водопьянов, С. А. Гарахин, И. Г. Забродин, С. Ю. Зуев, А. Я. Лопатин, А. Н. Нечай, А. Е. Пестов, А. А. Перекалов, Р. С. Плешков, В. Н. Полковников, Н. Н. Салащенко, Р. М. Смертин, Б. А. Уласевич, Н. И. Чхало

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
  • Институт физики микроструктур РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Измерены абсолютные интенсивности спектральных линий ионов Kr, Ar и O (газ СО2), представляющие интерес для рефлектометрии, микроскопии и литографии в диапазоне длин волн 10–18 нм. Использовалось импульсное возбуждение Nd : YAG-лазером с длиной волны излучения λ = 1064 нм, энергией импульса 0.8 Дж и его длительностью 5.2 нс при частоте следования импульсов 10 Гц. Формирование мишеней происходило при истечении газа через импульсное сверхзвуковое коническое сопло при давлении газов на входе в него 3.5 бар. Подробно описаны спектрометр на основе многослойных рентгеновских зеркал и процедура его калибровки. Измерены абсолютные интенсивности спектральных линий Kr IX (λ = 11.5 нм, число фотонов N= 9.3 × 1012 фотон./имп.), Ar VIII (λ = 13.84 нм, N = 3 × 1012 фотон./имп.) и O VI (λ = 12.98 нм, N = 5.17 × 1012 фотон./имп.). Проведено сравнение результатов с данными, полученными для ионов Xe в тех же экспериментальных условиях на тех же длинах волн.
Ключевые слова: экстремальное УФ излучение, спектры излучения, лазерная искра, спектрометр, многослойное рентгеновское зеркало.
Поступила в редакцию: 25.02.2021
Исправленный вариант: 08.06.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:8, 700–707
Образец цитирования: А. В. Водопьянов, С. А. Гарахин, И. Г. Забродин, С. Ю. Зуев, А. Я. Лопатин, А. Н. Нечай, А. Е. Пестов, А. А. Перекалов, Р. С. Плешков, В. Н. Полковников, Н. Н. Салащенко, Р. М. Смертин, Б. А. Уласевич, Н. И. Чхало, “Измерения абсолютных интенсивностей спектральных линий ионов Kr, Ar и O в диапазоне длин волн 10–18 нм при импульсном лазерном возбуждении”, Квантовая электроника, 51:8 (2021), 700–707 [Quantum Electron., 51:8 (2021), 700–707]

Параметрическое усиление в световодах с изменяющейся по длине дисперсией

Ю. А. Мажирина, Л. А. Мельников, А. А. Сысолятин, А. И. Конюхов, К. С. Гочелашвили, Д. Венкитеш, С. Саркар

  • Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
  • Department of Electrical Engineering Indian Institute of Technology Madras
Аннотация: Исследована модуляционная неустойчивость в волокне с переменной по длине дисперсией и связанное с ней параметрическое усиление. Подтверждено, что в таких волокнах модуляционная неустойчивость наблюдается даже в случае положительной дисперсии. Показана перспективность использования волокна с большой нелинейностью и периодической модуляцией дисперсии в качестве элемента параметрического усилителя с расширенной полосой усиления за счет параметрических резонансов. Обсуждаются вопросы влияния ВКР и ВРМБ на работу параметрического усилителя.
Ключевые слова: модуляционная неустойчивость, волоконные световоды с переменной дисперсией, параметрическое усиление, полоса усиления, вынужденное рассеяние Мандельштама–Бриллюэна.
Поступила в редакцию: 13.10.2020
Исправленный вариант: 09.06.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:8, 692–699
Образец цитирования: Ю. А. Мажирина, Л. А. Мельников, А. А. Сысолятин, А. И. Конюхов, К. С. Гочелашвили, Д. Венкитеш, С. Саркар, “Параметрическое усиление в световодах с изменяющейся по длине дисперсией”, Квантовая электроника, 51:8 (2021), 692–699 [Quantum Electron., 51:8 (2021), 692–699]

 

Система оптоволоконного сглаживания лазерного излучения на установке «Луч»

Д. В. Сизмин, В. Н. Пугачёва, К. В. Стародубцев, Л. А. Душина, О. И. Горчаков, В. Н. Деркач, И. Н. Воронич

  • Российский федеральный ядерный центр — ВНИИЭФ, г. Саров Нижегородской обл.
Аннотация: На лазерной установке “Луч” создана система формирования опорного излучения с пространственно-временным сглаживанием, основанная на использовании многомодового оптического волокна. Система состоит из широкополосного задающего генератора, оптоволоконной линии сглаживания, предусилителей и подсистем формирования временного и пространственного профиля излучения. Экспериментально исследованы процессы генерации частично когерентного излучения, его усиления и преобразования во вторую гармонику. На выходе усилительного тракта получена энергия импульса первой гармоники до 1200 Дж при длительности импульса 4 нс; технический коэффициент преобразования излучения во вторую гармонику составил до 44%, расходимость пучка равна 0.2–0.25 мрад. При использовании сглаженного излучения практически полностью устранена спеклованная структура в дальней зоне: интегральная по времени импульса мелкомасштабная неоднородность облучения мишени уменьшена на 1–2 порядка по сравнению с несглаженным излучением.
Ключевые слова: сглаживание лазерного излучения, однородность облучения мишеней, многомодовое оптическое волокно, модовая дисперсия, частично когерентное излучение, спеклы.
Поступила в редакцию: 19.04.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:8, 687–691
Образец цитирования: Д. В. Сизмин, В. Н. Пугачёва, К. В. Стародубцев, Л. А. Душина, О. И. Горчаков, В. Н. Деркач, И. Н. Воронич, “Система оптоволоконного сглаживания лазерного излучения на установке “Луч””, Квантовая электроника, 51:8 (2021), 687–691 [Quantum Electron., 51:8 (2021), 687–691]

Пассивный метод сглаживания лазерного излучения с помощью спектральной дисперсии

Д. В. Сизмин, В. Н. Пугачёва, К. В. Стародубцев, Л. А. Душина, О. И. Горчаков, В. Н. Деркач, И. Н. Воронич

  • Российский федеральный ядерный центр — ВНИИЭФ, г. Саров Нижегородской обл.
Аннотация: Предложен новый вариант метода пространственно-временного сглаживания лазерного излучения с помощью спектральной дисперсии, не требующий использования высокочастотных фазовых модуляторов, – метод с применением широкополосного задающего генератора. Проведено экспериментальное исследование данного метода на установке “Луч”.
Ключевые слова: сглаживание лазерного излучения, спектральная дисперсия, однородность облучения мишеней, частично когерентное излучение, спеклы.
Поступила в редакцию: 19.04.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:8, 683–686
Образец цитирования: Д. В. Сизмин, В. Н. Пугачёва, К. В. Стародубцев, Л. А. Душина, О. И. Горчаков, В. Н. Деркач, И. Н. Воронич, “Пассивный метод сглаживания лазерного излучения с помощью спектральной дисперсии”, Квантовая электроника, 51:8 (2021), 683–686 [Quantum Electron., 51:8 (2021), 683–686]

Лазерное усиление в активном зеркале из Yb : YAG с большим градиентом температур

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

  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный технический университет
  • Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Аннотация: Рассмотрена нестационарная модель лазерного усиления в кристалле Yb : YAG, основанная на системе балансных уравнений, а также уравнений переноса излучения и теплопроводности. В модели также учитываются зависимость лазерных характеристик усиливающей среды от длины волны взаимодействующего излучения и эффект усиления спонтанного излучения. Верификация модели проведена на базе усилителя с диодной накачкой и криогенным охлаждением активных элементов. Экспериментально измерены зависимости коэффициента усиления от энергии импульса накачки для разных режимов работы усилителя и проведено сравнение с данными моделирования.
Ключевые слова: диодная накачка, высокая частота следования импульсов, криогенные температуры, лазерный усилитель, уравнение теплопроводности.
Поступила в редакцию: 18.06.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:8, 679–682
Образец цитирования: Г. В. Купцов, В. А. Петров, В. В. Петров, А. В. Лаптев, А. О. Коновалова, А. В. Кирпичников, Е. В. Пестряков, “Лазерное усиление в активном зеркале из Yb : YAG с большим градиентом температур”, Квантовая электроника, 51:8 (2021), 679–682 [Quantum Electron., 51:8 (2021), 679–682]

 

Формирование волновода в кристалле LiF световой пулей среднего ИК диапазона

А. В. Кузнецов, А. Е. Дормидонов, В. О. Компанец, С. В. Чекалин, В. П. Кандидов

  • Иркутский филиал института лазерной физики СО РАН
  • Институт спектроскопии РАН, г. Москва, г. Троицк
  • Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет
Аннотация: Экспериментально и численно исследована динамика возникновения микромодификаций в кристалле LiF при филаментации фемтосекундного излучения среднего ИК диапазона в условиях аномальной дисперсии групповой скорости с увеличением числа воздействующих импульсов. Установлено, что длина волновода возрастает с увеличением числа воздействующих импульсов как в направлении распространении излучения, так и во встречном направлении, достигая около 5 мм при экспозиции в несколько тысяч импульсов. Предложена модель формирования волноводной структуры при накоплении изменений показателя преломления в LiF, вызванных образованием центров окраски в условиях насыщения их концентрации. Показано, что поперечное распределение показателя преломления в структуре имеет столообразную форму диаметром более 4 мкм, что приводит к локализации излучения при отражении от границ волновода.
Ключевые слова: филаментация, фемтосекундные импульсы, световые пули, микроволноводы, центры окраски, LiF
Поступила в редакцию: 09.06.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:8, 670–678
Образец цитирования: А. В. Кузнецов, А. Е. Дормидонов, В. О. Компанец, С. В. Чекалин, В. П. Кандидов, “Формирование волновода в кристалле LiF световой пулей среднего ИК диапазона”, Квантовая электроника, 51:8 (2021), 670–678 [Quantum Electron., 51:8 (2021), 670–678]

 

Современные методы детектирования одиночных фотонов и их применение в квантовых коммуникациях

А. А. Козий, А. В. Лосев, В. В. Заводиленко, Ю. В. Курочкин, А. А. Горбацевич

  • ООО “Курэйт”, Московская обл., Одинцово, д. Сколково
  • Центр квантовых коммуникаций НТИ, Национальный исследовательский технологический университет МИСиС, Москва
  • Национальный исследовательский университет “МИЭТ”
  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
Аннотация: Рассмотрены основные методы детектирования одиночных фотонов, используемые в квантовых коммуникациях, в том числе в технологии квантового распределения ключа (КРК). Представлено описание двух наиболее перспективных детекторов одиночных фотонов (ДОФ) – на основе сверхпроводящих нанопроволок и на основе однофотонного лавинного фотодиода. Приведены наиболее эффективные конструкции ДОФ и проанализированы плюсы и минусы каждой из них с точки зрения возможности применения в установке для КРК. Обсуждены также результаты работ различных научных групп, проводящих иследования по КРК, что позволило проследить тенденции мирового технологического развития данной отрасли за последние пять лет.
Ключевые слова: детектор одиночных фотонов, квантовое распределение ключа, сверхпроводящие нанопроволоки, однофотонный лавинный фотодиод
Поступила в редакцию: 31.05.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:8, 655–669
Образец цитирования: А. А. Козий, А. В. Лосев, В. В. Заводиленко, Ю. В. Курочкин, А. А. Горбацевич, “Современные методы детектирования одиночных фотонов и их применение в квантовых коммуникациях”, Квантовая электроника, 51:8 (2021), 655–669 [Quantum Electron., 51:8 (2021), 655–669]

 

Использование методов машинного обучения для анализа результатов численного моделирования лазерно-плазменного ускорения электронов

Т. М. Волкова, Е. Н. Неруш, И. Ю. Костюков

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: С помощью методов машинного обучения на основе самоорганизующихся карт Кохонена проведены анализ и классификация результатов численного моделирования ускорения электронов при взаимодействии мощного лазерного излучения с плазмой. Методом частиц в ячейках (particle-in-cell, PIC) выполнено трехмерное моделирование взаимодействия в широких диапазонах параметров (интенсивность лазерного излучения и концентрация плазмы). Для каждого набора параметров найден спектр ускоренных электронов, на основе которого вычислены заряд, средняя энергия и относительный разброс по энергии ускоренных электронов. С использованием полученных величин в качестве входных параметров карты проведена классификация различных режимов ускорения. Разработанная схема может применяться для выявления оптимальных режимов ускорения в более реалистичных условиях с учетом большего числа параметров.
Ключевые слова: лазерная плазма, плазменные методы ускорения, численное моделирование на основе метода частиц в ячейках, методы машинного обучения, нейронные сети, самоорганизующиеся карты Кохонена.
Поступила в редакцию: 15.04.2021
Исправленный вариант: 08.07.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:9, 854–860
Образец цитирования: Т. М. Волкова, Е. Н. Неруш, И. Ю. Костюков, “Использование методов машинного обучения для анализа результатов численного моделирования лазерно-плазменного ускорения электронов”, Квантовая электроника, 51:9 (2021), 854–860 [Quantum Electron., 51:9 (2021), 854–860]

 

Генерация ИК излучения при взаимодействии предельно короткого лазерного импульса с газовой струей

А. А. Голованов, И. Ю. Костюков

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
  • Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского
Аннотация: С помощью численного моделирования методом частиц в ячейках рассмотрена генерация ИК излучения при взаимодействии мощного предельно короткого лазерного импульса с газовой струей. Параметры лазерного импульса соответствуют возможностям субпетаваттной лазерной установки PEARL в Нижнем Новгороде (Россия) при использовании метода сжатия после компрессора (CafCA). Продемонстрировано, что порядка 1% энергии может быть сконвертировано в излучение в диапазоне длин волн 5–10 мкм.
Ключевые слова: ИК излучение, кильватерная волна, сильно нелинейный режим, метод частиц в ячейках.
Поступила в редакцию: 29.07.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:9, 850–853
Образец цитирования: А. А. Голованов, И. Ю. Костюков, “Генерация ИК излучения при взаимодействии предельно короткого лазерного импульса с газовой струей”, Квантовая электроника, 51:9 (2021), 850–853 [Quantum Electron., 51:9 (2021), 850–853]