Pin-фотодиод на основе InGaAs/InP для фотоприемных устройств систем импульсной лазерной дальнометрии

А. А. Короннов, Н. Ф. Салова, М. М. Землянов, А. В. Гринин, А. Е. Сафутин, Е. В. Кузнецов, М. А. Ладугин, М. Ю. Кузнецов, Н. Н. Брагин, А. В. Мамин

  • НИИ “Полюс” им. М. Ф. Стельмаха, г. Москва
  • Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г.Разумовского
Аннотация: На основе эпитаксиальной структуры InGaAs/InP разработан и создан мезафотодиод с входом излучения через подложку и диаметром чувствительной области 150 мкм. Предпочтительность использования данного фотодиода в фотоприемных устройствах систем дальнометрирования обусловлена его конструкцией, которая исключает фотогенерацию носителей за пределами чувствительной площадки приемника и дает возможность с помощью высокоэнергетических дальномеров проводить измерения дистанции в ближней зоне при наличии помехи обратного рассеяния. Разработанный фотодиод при напряжении обратного смещения 5 В обладает темновым током не более 2 нА, емкостью не более 1.2 пФ и чувствительностью 0.55 А/Вт на длине волны λ = 1.064 мкм. На основе разработанного фотодиода создано малогабаритное фотоприемное устройство для систем импульсной лазерной дальнометрии, имеющее на λ = 1.064 мкм пороговую чувствительность менее 65 нВт для длительности импульса регистрируемого лазерного излучения 10 нс при вероятности правильного обнаружения 0.5 и показателе FAR = 1 × 10–3.
Ключевые слова: фотоприемное устройство, импульсный лазерный дальномер, мезафотодиод, pin-фотодиод, фотодиод с обратной засветкой
Поступила в редакцию: 04.03.2022
Исправленный вариант: 03.05.2022
Образец цитирования: А. А. Короннов, Н. Ф. Салова, М. М. Землянов, А. В. Гринин, А. Е. Сафутин, Е. В. Кузнецов, М. А. Ладугин, М. Ю. Кузнецов, Н. Н. Брагин, А. В. Мамин, “Pin-фотодиод на основе InGaAs/InP для фотоприемных устройств систем импульсной лазерной дальнометрии”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 671–675

О возможности измерения асимметрии распределения эритроцитов по размерам методом лазерной дифрактометрии мазка крови

С. Ю. Никитин, Е. Г. Цыбров, М. С. Лебедева, А. Е. Луговцов, А. В. Приезжев

  • Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет
  • Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики
Аннотация: Предложен алгоритм измерения параметров распределения эритроцитов по размерам на основе данных лазерной дифрактометрии мазка крови. Алгоритм предназначен для измерения среднего размера эритроцитов, ширины и асимметрии их распределения по размерам. Входными данными для алгоритма являются характеристики углового распределения интенсивности света в дифракционной картине, возникающей при рассеянии лазерного пучка на мазке крови. Методом численного эксперимента оценены точность и область применимости алгоритма.
Ключевые слова: рассеяние света, лазерная дифрактометрия, алгоритмы обработки данных, распределение эритроцитов по размерам, асимметрии распределения.
Поступила в редакцию: 25.04.2022
Образец цитирования: С. Ю. Никитин, Е. Г. Цыбров, М. С. Лебедева, А. Е. Луговцов, А. В. Приезжев, “О возможности измерения асимметрии распределения эритроцитов по размерам методом лазерной дифрактометрии мазка крови”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 664–670

Акустооптические сдвигатели частоты лазерного излучения с большим углом между прямым и дифрагированным лучами

М. М. Мазур, Л. И. Мазур, В. Н. Шорин, А. В. Апрелев

  • Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений, п. Менделеево, Московская обл.
Аннотация: Проведен анализ динамических характеристик систем адаптивной оптики, работающих с излучением, прошедшим сквозь турбулентную атмосферу, на основе аналитических расчетов параметра Штреля с использованием теории распространения оптических волн в случайно-неоднородных средах и модели активного зеркала-корректора. Традиционная система адаптивной оптики с конечным временем срабатывания описана как динамическая система с постоянным запаздыванием. Получено выражение, связывающее все важнейшие параметры системы: погрешность и частоту работы датчика волнового фронта, размер апертуры оптической системы, параметры атмосферы (параметр Фрида и скорость ветра) – с достижимой величиной параметра Штреля. Подтверждено, что в такой системе допустимая временная задержка сравнима со временем переноса турбулентных неоднородностей на расстояние порядка радиуса когерентности при средней скорости ветра. Проанализированы различия между открытым и замкнутым контурами в системах слежения адаптивной оптики. Показана возможность применения ”прогнозирующего” алгоритма для адаптивной коррекции
Ключевые слова: адаптивная оптика, турбулентная атмосфера, активное зеркало-корректор, параметр Штреля.

Поступила в редакцию: 26.02.2022
Исправленный вариант: 21.04.2022

Образец цитирования: В. П. Лукин, “Требования к динамическим характеристикам систем адаптивной оптики”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 652–660

 

Скачать (pdf)

Требования к динамическим характеристикам систем адаптивной оптики

В. П. Лукин

  • Институт оптики атмосферы СО РАН, г. Томск
Аннотация: Проведен анализ динамических характеристик систем адаптивной оптики, работающих с излучением, прошедшим сквозь турбулентную атмосферу, на основе аналитических расчетов параметра Штреля с использованием теории распространения оптических волн в случайно-неоднородных средах и модели активного зеркала-корректора. Традиционная система адаптивной оптики с конечным временем срабатывания описана как динамическая система с постоянным запаздыванием. Получено выражение, связывающее все важнейшие параметры системы: погрешность и частоту работы датчика волнового фронта, размер апертуры оптической системы, параметры атмосферы (параметр Фрида и скорость ветра) – с достижимой величиной параметра Штреля. Подтверждено, что в такой системе допустимая временная задержка сравнима со временем переноса турбулентных неоднородностей на расстояние порядка радиуса когерентности при средней скорости ветра. Проанализированы различия между открытым и замкнутым контурами в системах слежения адаптивной оптики. Показана возможность применения ”прогнозирующего” алгоритма для адаптивной коррекции.
Ключевые слова: адаптивная оптика, турбулентная атмосфера, активное зеркало-корректор, параметр Штреля
Поступила в редакцию: 26.02.2022
Исправленный вариант: 21.04.2022
Образец цитирования: В. П. Лукин, “Требования к динамическим характеристикам систем адаптивной оптики”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 652–660

Оптимизация фокусировки света мезоволновыми фазовыми пластинками Френеля с наклонным профилем зон

Ю. Э. Гейнц, Е. К. Панина

  • Институт оптики атмосферы СО РАН, г. Томск
Аннотация: Представлены результаты численного моделирования фокусировки оптического излучения фазовой зонной пластинкой Френеля (ЗП) мезоволнового размера с зонами, имеющими наклонный профиль. С целью выявления закономерностей формирования пространственной структуры фокуса проведены расчеты оптического поля при дифракции монохроматической оптической волны на одиночной ЗП и на массиве идентичных пластинок. Показано, что параметры фокальной области (интенсивность, продольный и поперечные размеры, фокальная дистанция) оказываются чувствительными к углу наклона кольцевых зон ЗП. Путем изменения наклона граней оказалось возможным оптимизировать фокусировку и добиться значительного повышения фокальной интенсивности (до 40 %) по отношению к бинарной ЗП
Ключевые слова: зонная пластинка Френеля, ближнепольная фокусировка света.
Поступила в редакцию: 22.02.2022
Исправленный вариант: 25.04.2022
Образец цитирования: Ю. Э. Гейнц, Е. К. Панина, “Оптимизация фокусировки света мезоволновыми фазовыми пластинками Френеля с наклонным профилем зон”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 645–651

Оптическая система для выполнения точных двухкубитовых вентилей с нейтральными атомами

П. И. Бетлени, И. И. Бетеров

  • Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный технический университет
Аннотация: Рассмотрены схемы лазерного возбуждения ультрахолодных ридберговских атомов рубидия в оптических дипольных ловушках для выполнения двухкубитовых вентилей с нейтральными атомами. Обсуждаются достоинства и недостатки схем с использованием объективов, устанавливаемых снаружи стеклянной ячейки, и с использованием асферических линз, устанавливаемых внутри вакуумной камеры. Предложена схема объектива с числовой апертурой 0.39 и рабочим отрезком 19 мм, который может быть установлен внутри вакуумной камеры и совмещен с системой электродов для управления электрическим полем в области взаимодействия атомов с лазерным излучением.
Ключевые слова: ридберговские атомы, дипольные ловушки, квантовые вычисления.
Поступила в редакцию: 23.05.2022

Образец цитирования: П. И. Бетлени, И. И. Бетеров, “Оптическая система для выполнения точных двухкубитовых вентилей с нейтральными атомами”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 640–644

 

Модуляционная неустойчивость при распространении трех или четырех волноводных мод в тонкой левоориентированной пленке на правоориентированной нелинейной подложке

Ю. В. Зеленецкая, Е. В. Кузьминская, Р. В. Литвинов, Н. Р. Мелихова

  • Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
  • Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Аннотация: Модуляционная неустойчивость ТЕ2-мод, распространяющихся в тонкой левоориентированной пленке на правоориентированной керровской подложке на одной частоте вблизи нуля их групповой скорости, рассмотрена для случаев распространения трех и четырех мод. Проанализирована зависимость инкремента неустойчивости от поперечного волнового числа амплитудных возмущений мод. Определены особенности модуляционной неустойчивости, связанные с распространением мод с отрицательными групповыми скоростями. Выполнено сравнение инкрементов и областей неустойчивости для различных вариантов распространения одной, двух, трех и четырех мод.
Ключевые слова: тонкая левоориентированная пленка, волноводные моды, отрицательная групповая скорость, модуляционная неустойчивость.
Поступила в редакцию: 25.02.2022
Исправленный вариант: 04.04.2022
Образец цитирования: Ю. В. Зеленецкая, Е. В. Кузьминская, Р. В. Литвинов, Н. Р. Мелихова, “Модуляционная неустойчивость при распространении трех или четырех волноводных мод в тонкой левоориентированной пленке на правоориентированной нелинейной подложке”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 631–639

Улучшение линейности отклика фазового волоконного рефлектометра с помощью усреднения откликов по множеству волокон в волоконном кабеле

Д. Е. Симикин, А. Э. Алексеев, Б. Г. Горшков, В. Т. Потапов, М. А. Таранов

  • Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
  • ООО “ПетроФайбер”, г. Новомосковск, Тульская обл.
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, г. Москва
Аннотация: Предложен метод улучшения линейности отклика волоконного фазового рефлектометра на внешнее воздействие. В основе метода лежит схема соединения чувствительных волокон в многоволоконном кабеле по цепочке. Такое соединение позволяет провести усреднение откликов различных пространственно-разнесенных участков оптического волокна, подверженных одному и тому же внешнему возмущению. Результирующий усредненный отклик содержит меньше нелинейных искажений, т. е. является линеаризованным по отношению к внешнему воздействию. Проведены три серии экспериментов, для оценки эффективности линеаризации рассчитывался коэффициент нелинейных искажений для единичных откликов и усредненного отклика. В эксперименте с гармоническим акустическим воздействием на волоконно-оптический кабель уменьшение коэффициента нелинейных искажений в среднем составило 12 дБ, в эксперименте с гармоническим сейсмическим воздействием на закопанный в грунт кабель – 11 дБ. Для эксперимента с импульсным воздействием кувалдой было отмечено снижение влияния фазовых скачков на результирующий сигнал. Во всех случаях усреднение откликов привело к увеличению отношения сигнал / шум на 7 – 8 дБ.
Ключевые слова: когерентный волоконный рефлектометр, фазовый волоконный рефлектометр, линеаризация отклика.
Поступила в редакцию: 05.03.2022
Исправленный вариант: 05.05.2022
Образец цитирования: Д. Е. Симикин, А. Э. Алексеев, Б. Г. Горшков, В. Т. Потапов, М. А. Таранов, “Улучшение линейности отклика фазового волоконного рефлектометра с помощью усреднения откликов по множеству волокон в волоконном кабеле”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 625–630

Оптические свойства высокоапертурных кварцевых волокон с оболочкой из аморфных перфторированных полимеров

В. И. Соколов, И. О. Горячук, А. А. Замятин, А. А. Маковецкий, Д. В. Ряховский

  • Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника» Российской академии наук
  • Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Аннотация: Изготовлены образцы оптических кварцевых волокон со светоотражающей оболочкой из аморфных перфторированных сополимеров перфтор-2,2-диметил-1,3-диоксола и перфторпропилвинилового эфира. Сополимеры обладают высокой оптической прозрачностью и сверхнизким показателем преломления n = 1.293 – 1.314 в видимом и ближнем ИК диапазонах длин волн, что позволяет формировать оптические волокна с высокой числовой апертурой. Полимерная оболочка наносилась на кварцевую световедущую жилу волокна фильерным способом как из расплавов, так и из растворов сополимеров. Исследованы оптические потери, апертурные и рассеивающие свойства сформированных кварц-полимерных волокон. Проведено их сравнение с оптическими свойствами волокон со светоотражающими оболочками из кремнийорганических эластомеров и из поликристаллических фторполимеров.
Ключевые слова: аморфные перфторированные полимеры, сверхнизкий показатель преломления, кварц-полимерные оптические волокна, оптические потери, апертурные и рассеивающие свойства кварц-полимерных волокон.
Поступила в редакцию: 01.03.2022
Образец цитирования: В. И. Соколов, И. О. Горячук, А. А. Замятин, А. А. Маковецкий, Д. В. Ряховский, “Оптические свойства высокоапертурных кварцевых волокон с оболочкой из аморфных перфторированных полимеров”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 620–624

Усиление электрического поля металлодиэлектрической метаповерхностью на основе периодических нанорезонаторов

А. В. Иванов, Н. В. Бахолдин, М. С. Михайлов, А. Н. Лагарьков, И. А. Рыжиков, К. Н. Афанасьев, И. В. Быков, А. Ф. Смык, А. В. Шурыгин, А. Н. Шалыгин, Г. Барбийон, А. К. Сарычев

  • Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН, г. Москва
  • Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»
  • Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, г. Москва
  • ООО ”Джеймс Ривер Бранч”, Россия, Москва
  • Физический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
  • EPF-Ecole d’Ingénieurs
Аннотация: Рассмотрена оптическая метаповерхность, фокусирующая свет в нанометpовых масштабах. Метаповерхность выполнена из периодических диэлектрических наноямок с поверхностным слоем серебра. При взаимодействии со светом на метаповерхности возбуждаются плазмонные резонансы, приводящие к усилению напряженности оптического электрического поля. Рассчитанные и экспериментальные спектры отражения демонстрируют минимумы, свидетельствующие о локализации света на метаповерхности. Мы полагаем, что представленная метаповерхность может выступать в роли эффективной подложки, усиливающей сигнал гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) для идентификации различных белков, бактерий, вирусов и их метаболитов.
Ключевые слова: метаповерхность, усиление электрического поля, гигантское комбинационное рассеяние, оптические химические сенсоры.
Поступила в редакцию: 14.02.2022
Исправленный вариант: 18.04.2022
Образец цитирования: А. В. Иванов, Н. В. Бахолдин, М. С. Михайлов, А. Н. Лагарьков, И. А. Рыжиков, К. Н. Афанасьев, И. В. Быков, А. Ф. Смык, А. В. Шурыгин, А. Н. Шалыгин, Г. Барбийон, А. К. Сарычев, “Усиление электрического поля металлодиэлектрической метаповерхностью на основе периодических нанорезонаторов”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 615–619

Скачать (.pdf)