Генерация оптической второй гармоники: роль симметрии и локальных резонансов (обзор)

И. М. Баранова, Т. В. Долгова, И. А. Колмычек, А. И. Майдыковский, Е. Д. Мишина, Т. В. Мурзина, А. А. Федянин

  • Брянский государственный инженерно-технологический университет, Россия
  • Физический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
  • МИРЭА — Российский технологический университет, г. Москва
Аннотация: Рассмотрены некоторые результаты исследования генерации оптической второй гармоники (ВГ) на поверхностях и границах раздела центросимметричных сред, в резонансных нано- и микроструктурах, а также в сегнетоэлектрических материалах. Исследования были выполнены на кафедре квантовой электроники МГУ им. М.В.Ломоносова под руководством проф. О.А.Акципетрова и впоследствии развиты его учениками. В качестве примеров, ярко демонстрирующих возможности метода генерации ВГ (ГВГ) для изучения не самых стандартных объектов нелинейной оптики, обсуждены особенности нелинейно-оптического отклика поверхностей монокристаллических кремния и германия, а также их границ раздела с оксидами, нелинейное электроотражение, кратко описаны методы нелинейно-оптической интерферометрии и их возможности на примере этих систем. Показана уникальная чувствительность ГВГ к симметрии и резонансным свойствам наноструктур, в том числе магнитных, определяющая эффективность этого метода для исследования таких систем. Наконец, продемонстрировано, что эффект ГВГ является уникальным дистанционным и чувствительным методом изучения сегнетоэлектрических структур.
Ключевые слова: генерация второй гармоники, симметрия, фактор локального поля, резонансные оптические эффекты
Поступила в редакцию: 21.02.2022
Принята в печать:21.02.2022
Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2022, 52:5, 407–425
Образец цитирования: И. М. Баранова, Т. В. Долгова, И. А. Колмычек, А. И. Майдыковский, Е. Д. Мишина, Т. В. Мурзина, А. А. Федянин, “Генерация оптической второй гармоники: роль симметрии и локальных резонансов (обзор)”, Квантовая электроника, 52:5 (2022), 407–425 [Quantum Electron., 52:5 (2022), 407–425]

Некоторые особенности микро- и нанопродуктов лазерной абляции титана в чистой воде

Т. И. Бородина, Г. Е. Вальяно, М. М. Маликов

  • Объединенный институт высоких температур РАН, г. Москва
Аннотация: Представлены экспериментальные результаты исследования лазерной абляции титана в дистиллированной воде при высокой и низкой плотностях мощности излучения лазера на парах меди в фокальном пятне на поверхности мишени. Исследованы режимы абляции с различными импульсными энерговкладами и временами облучения мишени. С помощью электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния изучены морфология, элементный и фазовый составы микро- и нанообразований в различных режимах облучения. Полученные продукты абляции находились практически полностью в рентгеноаморфном состоянии.
Ключевые слова: титан, лазерная абляция в воде, наноструктуры, оксиды, аморфные продукты.
Поступила в редакцию: 22.12.2021
Исправленный вариант: 12.04.2022
Принята в печать:12.04.2022
Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2022, 52:6, 587–592
Образец цитирования: Т. И. Бородина, Г. Е. Вальяно, М. М. Маликов, “Некоторые особенности микро- и нанопродуктов лазерной абляции титана в чистой воде”, Квантовая электроника, 52:6 (2022), 587–592 [Quantum Electron., 52:6 (2022), 587–592]

Вынужденное низкочастотное комбинационное рассеяние света в системах наноразмерных и субмикронных частиц

М. А. Карпов, А. Д. Кудрявцева, М. А. Шевченко, Н. В. Чернега, С. Ф. Уманская

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук, г. Москва
Аннотация: Дан краткий обзор экспериментальных работ по исследованию вынужденного низкочастотного комбинационного рассеяния света в системах субмикронных и наноразмерных частиц различной физической природы.
Ключевые слова: вынужденное низкочастотное комбинационное рассеяние, наночастицы, субмикронные частицы.
Поступила в редакцию: 23.01.2022
Исправленный вариант: 13.02.2022
Принята в печать:13.02.2022
Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2022, 52:6, 580–586

Образец цитирования: М. А. Карпов, А. Д. Кудрявцева, М. А. Шевченко, Н. В. Чернега, С. Ф. Уманская, “Вынужденное низкочастотное комбинационное рассеяние света в системах наноразмерных и субмикронных частиц”, Квантовая электроника, 52:6 (2022), 580–586 [Quantum Electron., 52:6 (2022), 580–586]

Скачать (pdf)

Малогабаритные суперлюминесцентные диоды AlGaInAs / InP с напряженно-компенсированными квантовыми ямами для волоконно-оптических гироскопов

Д. Р. Сабитов, В. Н. Светогоров, Ю. Л. Рябоштан, 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 малогабаритные суперлюминесцентные диоды, созданные на основе двойных гетероструктур раздельного ограничения AlGaInAs / InP с напряженно-компенсированными квантовыми ямами. Продемонстрированы характеристики данных диодов, позволяющие применять их для создания волоконно-оптических гироскопов в температурном диапазоне –55 °С – +70 °С. Приборы показали приемлемую надежность и потенциал к дальнейшему улучшению.
Ключевые слова: суперлюминесцентный диод, квантовая яма, компенсация упругих напряжений, AlGaInAs / InP, волоконно-оптический гироскоп
Поступила в редакцию: 03.03.2022
Исправленный вариант: 05.04.2022
Принята в печать:05.04.2022
Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2022, 52:6, 577–579
Образец цитирования: Д. Р. Сабитов, В. Н. Светогоров, Ю. Л. Рябоштан, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, М. Г. Васильев, А. М. Васильев, Ю. О. Костин, А. А. Шелякин, “Малогабаритные суперлюминесцентные диоды AlGaInAs / InP с напряженно-компенсированными квантовыми ямами для волоконно-оптических гироскопов”, Квантовая электроника, 52:6 (2022), 577–579 [Quantum Electron., 52:6 (2022), 577–579]

Взаимодействие излучения черного тела с атомами рубидия и цезия в ридберговских состояниях с малыми угловыми моментами

И. Л. Глухов, А. А. Каменский, В. Д. Овсянников

  • Воронежский государственный университет, физический факультет, г. Воронеж
Аннотация: Исследованы возможности уточнения асимптотического описания и количественных расчетов эффектов, индуцированных тепловым излучением черного тела (ИЧТ) окружающей среды на ридберговских состояниях атомов. Рассчитаны численные значения и предложены асимптотические выражения для упрощенных оценок естественных времен жизни и сечений пороговой фотоионизации ридберговских состояний атомов рубидия и цезия с большими значениями главного квантового числа, n ≥ 20, и малыми орбитальными моментами, l = 0, 1, 2, 3. На основе аналитических выражений получены численные оценки вкладов вероятностей фотоионизации в индуцированное ИЧТ уширение ридберговского энергетического уровня, а также вкладов интегралов по континууму в термоиндуцированные сдвиги уров- ней энергии ридберговских состояний.
Ключевые слова: щелочные атомы, ридберговские состояния, радиационные переходы, излучение черного тела, сечение ионизации, метод квантового дефекта
Поступила в редакцию: 03.03.2022
Исправленный вариант: 26.04.2022
Принята в печать:26.04.2022
Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2022, 52:6, 570–576
Образец цитирования: И. Л. Глухов, А. А. Каменский, В. Д. Овсянников, “Взаимодействие излучения черного тела с атомами рубидия и цезия в ридберговских состояниях с малыми угловыми моментами”, Квантовая электроника, 52:6 (2022), 570–576 [Quantum Electron., 52:6 (2022), 570–576]

Эффекты магнитной когерентности в спектроскопии однонаправленных волн на переходах между уровнями с полными моментами J = 1/2 и J = 1

Э. Г. Сапрыкин, А. А. Черненко

Аннотация: Аналитически и численно исследуются физические процессы, формирующие спектры резонансов насыщенного поглощения на переходах атомов между уровнями с моментами J = 1/2 и J = 1 в поле двух однонаправленных линейно поляризованных лазерных волн. Показано, что специфические особенности спектров резонансов формируются в Λ-схемах переходов и проявляются в виде узких когерентных структур – провалов, обусловленных индуцированной оптическими полями магнитной когерентностью (оптической ориентацией) уровней перехода. При этом основной вклад вносят уровни нижнего состояния, вклад переноса магнитной когерентности с уровней верхнего состояния на нижние в амплитуду резонанса проявляется в виде добавки. Выявлены условия, при которых нелинейный резонанс носит исключительно когерентный характер. Изучено действие поля насыщающей волны на форму когерентных структур резонанса.
Ключевые слова: резонанс насыщенного поглощения, однонаправленные волны, закрытые и открытые переходы, магнитная когерентность уровней.
Поступила в редакцию: 03.03.2022
Исправленный вариант: 20.04.2022
Принята в печать:20.04.2022
Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2022, 52:6, 560–569
Образец цитирования: Э. Г. Сапрыкин, А. А. Черненко, “Эффекты магнитной когерентности в спектроскопии однонаправленных волн на переходах между уровнями с полными моментами J = 1/2 и J = 1”, Квантовая электроника, 52:6 (2022), 560–569 [Quantum Electron., 52:6 (2022), 560–569]

Характеристики лабораторного макета гетеродинного лазерного интерферометра для разработки проекта космической гравиметрии

К. С. Кудеяров, В. К. Милюков, Д. С. Крючков, И. А. Семериков, О. А. Ивлев, К. Ю. Хабарова, Н. Н. Колачевский

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук, г. Москва
  • Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга
  • АО «НПК “Системы прецизионного приборостроения”», Россия, 111024 Москва
  • Российский квантовый центр, Москва, Сколково
Аннотация: Проведены исследования по измерению смещений величиной до 17 мкм на лабораторном макете гетеродинного лазерного интерферометра. Оценка погрешности измерения малых (до 200 нм) линейных сдвигов составила 270 пм за время усреднения 10 с. Полученные результаты могут быть использованы при разработке проекта космической лазерной интерферометрической системы для картирования глобального гравитационного поля Земли.
Ключевые слова: космическая гравиметрия, лазерный интерферометр, измерение линейных смещений
Поступила в редакцию: 14.03.2022
Исправленный вариант: 24.04.2022
Принята в печать:24.04.2022
Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2022, 52:6, 555–559
Образец цитирования: К. С. Кудеяров, В. К. Милюков, Д. С. Крючков, И. А. Семериков, О. А. Ивлев, К. Ю. Хабарова, Н. Н. Колачевский, “Характеристики лабораторного макета гетеродинного лазерного интерферометра для разработки проекта космической гравиметрии”, Квантовая электроника, 52:6 (2022), 555–559 [Quantum Electron., 52:6 (2022), 555–559]

Непрерывный параметрический генератор света для средней ИК области

М. Д. Яковин, П. Л. Чаповский

  • Институт автоматики и телеметрии СО РАН, г. Новосибирск
  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
Аннотация: Создан непрерывный параметрический генератор света (ПГС) для среднего ИК диапазона. В генераторе используется периодически поляризованный кристалл ниобата лития длиной 50 мм в кольцевом резонаторе. Накачка ПГС осуществляется волоконным иттербиевым лазером с длиной волны 1.064 мкм. При мощности накачки 10 Вт ПГС генерирует непрерывное излучение с длиной волны 3.6 мкм и мощностью 2.8 Вт. Истощение мощности накачки в ПГС составляет 94%. Частота холостой волны ПГС стабилизирована с помощью прецизионного измерителя длин волн лазерного излучения. Среднеквадратичная ошибка частоты холостой волны в режиме стабилизации составляет 3 МГц. Предложена простая теоретическая модель работы непрерывного ПГС, базирующаяся на эмпирической характеристике ПГС – величине истощения накачки – и на квантовом описании трех взаимодействующих между собой световых волн. Энергетические характеристики созданного ПГС хорошо согласуются с предсказанными теоретической моделью.
Ключевые слова: непрерывный параметрический генератор света, средний ИК диапазон, периодически поляризованный MgO:LiNbO3, теоретическая модель непрерывного ПГС.
Поступила в редакцию: 22.03.2022
Исправленный вариант: 20.04.2022
Принята в печать:20.04.2022
Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2022, 52:6, 549–554
Образец цитирования: М. Д. Яковин, П. Л. Чаповский, “Непрерывный параметрический генератор света для средней ИК области”, Квантовая электроника, 52:6 (2022), 549–554 [Quantum Electron., 52:6 (2022), 549–554]

 

Применение оптической магнитометрии для обнаружения слабых магнитных полей, создаваемых токоведущей металлизированной дорожкой

Е. Таскова, Э. Алипиева, Н. Станкова, В. Ранев, К. Андреева, Д. В. Бражников

  • Institute of Electronics, Bulgarian Academy of Sciences, boul. Tzarigradsko shosse 72, Sofia, Bulgaria
  • Faculty of Physics, Sofia University, boul. J. Bourchier 5, Sofia, Bulgaria
  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет

Аннотация: Схема накачка – зондирование использована для регистрации резонансов пересечения уровней в нулевом магнитном поле в парах Rb, содержащихся в кювете с антирелаксационным покрытием стенок. Схема применяется для обнаружения слабого магнитного поля, создаваемого токоведущим микропроводом (металлизированной дорожкой). Такие микропровода можно использовать в нейронных протезах и гибридных бионических системах в составе массивов микроэлектродов. В частности, продемонстрирована работа микропровода, являющегося частью интерфейса “нейрон – электрод”, при приложении к нему напряжения, что указывает на возможность дистанционно определять состояние микропроводов (проводит/не проводит) для использования в нейронных имплантатах.

 

Поступила в редакцию: 14.03.2022
Исправленный вариант: 29.04.2022
Принята в печать:29.04.2022
Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2022, 52:6, 544–548
Образец цитирования: Е. Таскова, Э. Алипиева, Н. Станкова, В. Ранев, К. Андреева, Д. В. Бражников, “Применение оптической магнитометрии для обнаружения слабых магнитных полей, создаваемых токоведущей металлизированной дорожкой”, Квантовая электроника, 52:6 (2022), 544–548 [Quantum Electron., 52:6 (2022), 544–548]

Рубидиевый стандарт частоты с импульсной оптической накачкой и нестабильностью частоты 2.5 × 10-13τ-1/2

В. Н. Барышев, Г. В. Осипенко, А. В. Новоселов, А. Г. Суховерская, А. И. Бойко, М. С. Алейников

  • Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений, п. Менделеево, Московская обл.
Аннотация: Работа посвящена продолжению разработки малогабаритного квантового стандарта частоты на основе рубидиевой газовой ячейки со смесью буферных газов. Представлены результаты частотных измерений и анализа кратковременной нестабильности частоты, полученные на лабораторном прототипе микроволнового рубидиевого стандарта частоты (РСЧ) с использованием техники импульсной оптической накачки (ИОН). Выполнены оценки основных по величине вкладов в общую нестабильность частоты РСЧ с ИОН. Кратковременная нестабильность частоты, выраженная в терминах девиации Аллана и измеренная на временах усреднения τ до нескольких десятков секунд, σy(τ) = 2.5 × 10-13τ-1/2, удовлетворительно совпадает с рассчитанным значением, составляющим 2.1 × 10-13τ-1/2
Ключевые слова: квантовый стандарт частоты на рубидиевой газовой ячейке, импульсная оптическая накачка, микроволновое возбуждение по схеме Рэмси, диодный лазер, частотно-модуляционная спектроскопия, акустооптический модулятор.
Поступила в редакцию: 22.03.2022
Исправленный вариант: 27.04.2022
Принята в печать:27.04.2022
Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2022, 52:6, 538–543
Образец цитирования: В. Н. Барышев, Г. В. Осипенко, А. В. Новоселов, А. Г. Суховерская, А. И. Бойко, М. С. Алейников, “Рубидиевый стандарт частоты с импульсной оптической накачкой и нестабильностью частоты 2.5 × 10-13τ-1/2”, Квантовая электроника, 52:6 (2022), 538–543 [Quantum Electron., 52:6 (2022), 538–543]