Управление свойствами наноструктур с помощью предельно коротких световых импульсов

Р. М. Архиповa, П. А. Белов, М. В. Архипов, А. В. Пахомов, Н. Н. Розановa

  • Санкт-Петербургский государственный университет
  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, г. Санкт-Петербург
  • Санкт-Петербургский государственный университет, Лаборатория Оптики спина имени И.Н. Уральцева
Аннотация: На основании численного решения временного уравнения Шрёдингера изучается взаимодействие аттосекундных электромагнитных импульсов с частицей в одномерной глубокой прямоугольной квантовой яме. Показано, что в случае, когда на данную систему воздействует униполярный импульс, изменение населенностей уровней происходит эффективнее и быстрее, чем в случае воздействия биполярных многоцикловых импульсов с нулевой электрической площадью.
Ключевые слова: аттосекундные импульсы, униполярные импульсы, электрическая площадь импульса, атомная мера электрической площади, одномерные квантовые ямы, наноструктуры.
Поступила в редакцию: 20.03.2022
Образец цитирования: Р. М. Архипов, П. А. Белов, М. В. Архипов, А. В. Пахомов, Н. Н. Розанов, “Управление свойствами наноструктур с помощью предельно коротких световых импульсов”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 610–614

Волоконный лазер с гармонической синхронизацией мод: cтабилизация и контроль частоты следования импульсов при помощи узкополосной компоненты в спектре

В. А. Рибенек, И. О. Золотовский, П. А. Итрин, Д. А. Коробко

  • Ульяновский государственный университет
Аннотация: Рассмотрен кольцевой волоконный лазер солитонного типа с гармонической синхронизацией мод на основе нелинейного вращения поляризации. Характерной особенностью спектра лазера является присутствие узкополосной компоненты. Показано, что при сближении длины волны узкополосной компоненты со спектральным пиком Келли уровень супермодового шума в радиочастотном спектре лазера может быть снижен на 27 – 32 дБ в диапазоне частот следования импульсов 275 – 1230 МГц. Также продемонстрирована возможность настройки частоты следования импульсов с максимальной точностью, равной фундаментальной частоте резонатора, во всем диапазоне ее изменения – до максимального значения 1760 МГц. Подобная подстройка оказывается возможной при совмещении длины волны узкополосной компоненты с определенной резонансной областью солитонного спектра.
Ключевые слова: солитон, волоконный лазер, синхронизация мод, частота следования импульсов.
Поступила в редакцию: 20.03.2022
Исправленный вариант: 05.05.2022
Образец цитирования: В. А. Рибенек, И. О. Золотовский, П. А. Итрин, Д. А. Коробко, “Волоконный лазер с гармонической синхронизацией мод: cтабилизация и контроль частоты следования импульсов при помощи узкополосной компоненты в спектре”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 604–609

Лазеры на кристаллах Er3+:YAG, Er3+:Cr3+:YSGG и Ho3+:Yb3+:Cr3+:YSGG с диодной накачкой высокой мощности

В. П. Митрохин, А. Д. Саввин, В. А. Симонова, А. А. Сироткин, К. Н. Фирсов, А. Е. Дормидонов

  • Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н. Л. Духова, г. Москва
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, г. Москва
Аннотация: Исследована генерация лазеров трехмикронного диапазона на кристаллах Er3+:YAG, Er3+:Cr3+:YSGG и Ho3+:Yb3+:Cr3+:YSGG при оптической накачке импульсными диодными матрицами с суммарной пиковой мощностью до 15 кВт на длине волны 970 нм и частоте следования импульсов до 50 Гц. В лазере на кристалле Er3+:Cr3+:YSGG с диодной накачкой впервые достигнута максимальная энергия выходного излучения более 0.8 Дж в режиме свободной генерации. В случае активной модуляции добротности пиковая мощность выходных лазерных импульсов длительностью 55 нс превышала 1 МВт со стабильностью энергии (стандартным отклонением) менее 3 %. При использовании разработанных лазерных систем в качестве источников стабильной импульсной накачки лазера на монокристалле Fe2+:ZnSe с коротким оптическим резонатором получены импульсы длительностью менее 2 нс на длине волны в окрестности 4.3 мкм.
Ключевые слова: кристаллы Er3+:YAG, Er3+:Cr3+:YSGG, Ho3+:Yb3+:Cr3+:YSGG, Fе2+:ZnSe, диодная накачка, твердотельный лазер, средний ИК диапазон.
Поступила в редакцию: 07.04.2022
Образец цитирования: В. П. Митрохин, А. Д. Саввин, В. А. Симонова, А. А. Сироткин, К. Н. Фирсов, А. Е. Дормидонов, “Лазеры на кристаллах Er:YAG, Er:Cr:YSGG и Ho:Yb:Cr:YSGG с диодной накачкой высокой мощности”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 597–603

Сверхвысокое модовое усиление в инжекционных полосковых лазерах и микролазерах на основе квантовых точек InGaAs/GaAs

Ф. И. Зубов, Ю. М. Шерняков, Н. Ю. Гордеев, С. А. Минтаиров, Н. А. Калюжный, М. В. Максимов, Н. В. Крыжановская, Э. И. Моисеев, А. М. Надточий, А. Е. Жуков

  • Санкт-Петербургский научно-исследовательский академический университет им. Ж.И.Алферова РАН, г. Санкт-Петербург
  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, г. Санкт-Петербург
  • Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», С.-Петербург
Аннотация: Исследованы лазеры различной конструкции (полосковые лазеры и лазеры с полудисковым резонатором) с квантовыми точками InGaAs, формируемыми по механизму роста, отличному от механизма Странского – Крастанова. Продемонстрирована возможность достижения лазерной генерации на основном оптическом переходе при рекордно высоких (134 – 153 см-1) оптических потерях. По оценке, насыщенное модовое усиление составило 45 см-1 на один слой квантовых точек, что в разы превышает значения, характерные для лазеров на квантовых точках традиционного типа.
Ключевые слова: полупроводниковый лазер, квантовые точки, оптическое усиление.
Поступила в редакцию: 18.03.2022
Образец цитирования: Ф. И. Зубов, Ю. М. Шерняков, Н. Ю. Гордеев, С. А. Минтаиров, Н. А. Калюжный, М. В. Максимов, Н. В. Крыжановская, Э. И. Моисеев, А. М. Надточий, А. Е. Жуков, “Сверхвысокое модовое усиление в инжекционных полосковых лазерах и микролазерах на основе квантовых точек InGaAs/GaAs”, Квантовая электроника, 52:7 (2022), 593–596

Моделирование предельных параметров поляриметрического волоконно-оптического датчика тока на spun-световоде

И. Л. Ловчий

  • Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения, Россия, Сосновый Бор
Аннотация: Представлены результаты численного моделирования предельных параметров поляриметрического волоконно-оптического датчика тока на основе spun-световода. Описана методика моделирования параметров датчика. С использованием формализма сферы Пуанкаре анализируются траектория изменения состояния поляризации и эффективность накопления магнитооптического отклика датчика вдоль световода. Представлены основные характеристики датчика, зависящие от поляризационных параметров световода: начальная чувствительность, рабочий диапазон измерений и его симметричность относительно нулевого значения тока, форма кривой отклика датчика в диапазоне измерений. Описаны условия коррекции – линеаризации отклика датчика изгибным двулучепреломлением. Промоделировано влияние ширины спектра источника излучения на отклик датчика.
Ключевые слова: поляриметрический волоконно-оптический датчик тока, spun-световод, сфера Пуанкаре, состояние поляризации, чувствительность, диапазон измерений, коррекция отклика датчика.
Поступила в редакцию: 12.12.2021
Исправленный вариант: 09.06.2022
Образец цитирования: И. Л. Ловчий, “Моделирование предельных параметров поляриметрического волоконно-оптического датчика тока на spun-световоде”, Квантовая электроника, 52:8 (2022), 764–774

Citing articles in Google Scholar: Russian citations, English citations
Related articles in Google Scholar: Russian articles, English articles

Статистика нелинейного шума в высокоскоростной оптической линии связи без компенсации дисперсии

Е. Г. Шапиро, Д. А. Шапиро

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
Аннотация: Рассмотрена линия связи без компенсации дисперсии. Аналитически и численно показано, что практически на всей протяженности линии связи мощность поля в волокне задается распределением χ22. На примере формата 8-PSK получены зависимости дисперсии фазового шума от параметра чирпа начальных импульсов. Установлено, что накопленный фазовый сдвиг имеет нормальное распределение, дисперсия которого уменьшается с ростом чирпа исходных гауссовых импульсов. Предложена адекватная линейная оценка акуммулированной нелинейности.
Ключевые слова: : волоконно-оптические линии связи, математическое моделирование, нелинейное уравнение Шредингера
Поступила в редакцию: 19.05.2022

Образец цитирования: Е. Г. Шапиро, Д. А. Шапиро, “Статистика нелинейного шума в высокоскоростной оптической линии связи без компенсации дисперсии”, Квантовая электроника, 52:8 (2022), 759–763

Скачать (pdf)

Формирование двумерных контуров изображения в нулевом и плюс втором дифракционных порядках в процессе двукратной брэгговской дифракции

В. М. Котов, С. В. Аверин, А. А. Зенкина, А. С. Белоусова

  • Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Аннотация: Исследована возможность формирования двумерного контура оптического изображения при двукратной брэгговской дифракции одновременно в двух брэгговских порядках. Получены передаточные функции брэгговских порядков двукратной дифракции с учетом эллиптичности оптических пучков и кривизны волновых поверхностей кристалла. Найдены условия, позволяющие получить контур изображения одновременно в нулевом и плюс втором брэгговских порядках. Это подтверждено экспериментально на примере фурье-обработки изображения, переносимого излучением на длине волны 0.63 мкм. Двукратная брэгговская дифракция реализована на основе акустооптической ячейки из одноосного гиротропного кристалла парателлурита, работающей при частоте звука 20.3 МГц.
Ключевые слова: двукратная брэгговская дифракция, одноосный гиротропный кристалл, передаточные функции, выделение двумерного контура изображения.
Поступила в редакцию: 07.04.2022
Исправленный вариант: 22.06.2022

Образец цитирования: В. М. Котов, С. В. Аверин, А. А. Зенкина, А. С. Белоусова, “Формирование двумерных контуров изображения в нулевом и плюс втором дифракционных порядках в процессе двукратной брэгговской дифракции”, Квантовая электроника, 52:8 (2022), 754–758

Солитонные пучки мод с положительными и отрицательными групповыми скоростями в тонкой левоориентированной пленке на правоориентированной керровской подложке

Ю. В. Зеленецкая, Р. В. Литвинов, Н. Р. Мелихова, А. С. Спиридонова

  • Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
  • Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Аннотация: Рассмотрено распространение стационарных темных и светлых пространственных солитонов и различных пар некогерентно связанных солитонов в планарном волноводе на основе тонкой левоориентированной пленки на керровской подложке. Показано, что такие солитоны могут быть образованы направляемыми модами как с положительной, так и с отрицательной групповой скоростью. Определены условия, при которых в одном и том же волноводе возможно распространение и светлых и темных пространственных солитонов независимо от знака нелинейного оптического коэффициента подложки.
Ключевые слова: тонкая левоориентированная пленка, волноводные моды, групповая скорость, оптическая нелинейность, пространственные солитоны.
Поступила в редакцию: 13.04.2022
Исправленный вариант: 20.06.2022

Образец цитирования: Ю. В. Зеленецкая, Р. В. Литвинов, Н. Р. Мелихова, А. С. Спиридонова, “Солитонные пучки мод с положительными и отрицательными групповыми скоростями в тонкой левоориентированной пленке на правоориентированной керровской подложке”, Квантовая электроника, 52:8 (2022), 749–753

Скачать (pdf)

Лазерный синтез нанопорошков на основе селенида цинка для приготовления высокопрозрачной керамики

В. В. Осипов, В. В. Платонов, А. М. Мурзакаев, Е. В. Тихонов, А. И. Медведев

  • Институт электрофизики УрО РАН, г. Екатеринбург
Аннотация: Сообщается о получении слабоагломерированных нанопорошков ZnSe, Cu : ZnSe и Fe :ZnSe путём испарения мишени соответствующего химического состава при помощи волоконного иттербиевого лазера, который генерировал периодические импульсы излучения с пиковой мощностью 600 Вт и длительностью 120 мкс. Наночастицы имеют форму многогранников и, реже, сфер со средним размером 18 нм. Производительность получения нанопорошка при средней мощности лазерного излучения 300 Вт составила ∼100 г/ч. Расчёты показали, что пористость исходной мишени, в нашем случае ∼30 %, приводит к рассеянию лазерного излучения и очень неоднородному его распределению внутри неё. В некоторых местах приповерхностного слоя мишени толщиной 10 – 15 мкм излучение случайным образом концентрируется, и его интенсивность, благодаря высокому коэффициенту преломления ZnSe (n ≈ 2.48), может превышать интенсивность падающего излучения в 10 – 245 раз. Это существенно облегчает оптическое разрушение и дальнейшее испарение мишени при небольшой пиковой интенсивности падающего излучения (∼0.43 МВт/см²). Фотосъёмка лазерного факела показала, что испарение мишени с помощью периодических импульсов лазерного излучения позволяет при определённых условиях существенно снизить разбрызгивание капель расплава. Для этого при пиковой интенсивности излучения 0.21 МВт/см² длительность импульсов не должна превышать 400 мкс, а при интенсивности 0.46 МВт/см² – 200 мкс.
Ключевые слова: селенид цинка, нанопорошок, наночастицы, газофазный метод получения наночастиц, волоконный иттербиевый лазер, лазерное испарение, лазерная абляция, оптическое разрушение прозрачных диэлектриков.
Поступила в редакцию: 13.04.2022
Исправленный вариант: 05.07.2022

Образец цитирования: В. В. Осипов, В. В. Платонов, А. М. Мурзакаев, Е. В. Тихонов, А. И. Медведев, “Лазерный синтез нанопорошков на основе селенида цинка для приготовления высокопрозрачной керамики”, Квантовая электроника, 52:8 (2022), 739–748

Скачать (pdf)

Встречное четырехволновое взаимодействие на фазово-амплитудных голографических решетках в кубическом фоторефрактивном кристалле

В. Н. Навныко

  • Мозырский государственный педагогический университет им. И. П. Шамякина
Аннотация: Представлена система уравнений связанных волн, которая может быть использована для нахождения компонент векторных амплитуд линейно поляризованных световых волн при четырехволновом взаимодействии на фазово-амплитудных голографических решетках в кубическом фоторефрактивном кристалле. При получении уравнений связи учитывались линейный электрооптический, фотоупругий и обратный пьезоэлектрический эффекты, а также естественная оптическая активность, циркулярный дихроизм и поглощение в кристалле. Проанализированы закономерности энергетического обмена при четырехволновом взаимодействии в кристалле InP : Fe среза (111). Показано, что наилучшее совпадение теоретически рассчитанных зависимостей интенсивностей p- и s-поляризованных компонент обращенной световой волны от ориентационного угла с известными результатами экспериментальных исследований достигается при допущении, что в кристалле формируется несколько голографических решеток, имеющих фазово-амплитудную структуру. Теоретически изучена зависимость интенсивности обращенной волны от ориентационного угла и азимута линейной поляризации волны накачки, и показано, что она может быть существенно увеличена за счет оптимального выбора значений этих параметров.
Ключевые слова: четырехволновое взаимодействие, обращение волнового фронта, фоторефрактивный кристалл, голографическая решетка, ориентационный угол, азимут поляризации.
Поступила в редакцию: 17.05.2021
Исправленный вариант: 08.06.2021

Образец цитирования: В. Н. Навныко, “Встречное четырехволновое взаимодействие на фазово-амплитудных голографических решетках в кубическом фоторефрактивном кристалле”, Квантовая электроника, 52:8 (2022), 731–738

Скачать (pdf)