Предельные спектральные и угловые характеристики многослойных рельефно-фазовых дифракционных микроструктур

Г. И. Грейсух, Е. Г. Ежов, А. И. Антонов, В. А. Данилов, Б. А. Усиевич

  • Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
  • Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
Аннотация: Методы оценки параметров рельефно-фазовых дифракционных микроструктур (локального и интегрального Q-факторов) распространены на случай многослойных двухрельефных пилообразных микроструктур, что обеспечивает возможность выбора наилучших комбинаций оптических материалов для многослойных микроструктур при весьма незначительных затратах компьютерного времени. Предложен подход к исследованию многослойных микроструктур, основанный на совместном использовании Q-факторов и метода строгого анализа связанных волн, который позволил оценить предельные спектральные и угловые характеристики многослойных микроструктур различных типов.
Ключевые слова: дифракционный оптический элемент, многослойная рельефно-фазовая дифракционная микроструктура, дифракционная эффективность, скалярная и строгая теории дифракции
Поступила в редакцию: 18.02.2020
Исправленный вариант: 19.03.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:7, 623–628
Образец цитирования: Г. И. Грейсух, Е. Г. Ежов, А. И. Антонов, В. А. Данилов, Б. А. Усиевич, “Предельные спектральные и угловые характеристики многослойных рельефно-фазовых дифракционных микроструктур”, Квантовая электроника, 50:7 (2020), 623–628 [Quantum Electron., 50:7 (2020), 623–628]

Голографические датчики волнового фронта

В. Ю. Венедиктов, A. В. Горелая, Г. К. Красин, С. Б. Одиноков, А. А. Севрюгин, Е. В. Шалымов

  • Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)
  • Санкт-Петербургский государственный университет, физический факультет
  • Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
Аннотация: Дан краткий исторический экскурс, посвященный первым конструкциям голографических датчиков волнового фронта (ДВФ) и идеям, лежащим в их основе, выделены и рассмотрены основные направления развития таких датчиков. Одно из них заключается в переходе от использования нескольких отдельных измерительных каналов с голограммами, фильтрующими только одну из мод Цернике, сначала к использованию одного канала с мультиплексной голограммой, фильтрующей несколько первых мод Цернике, а затем к фильтрации с помощью одной составной мультиплексной голограммы целого набора мод Цернике. Другим направлением исследований по данной тематике, связанным с первым, является оптимизация структуры фильтрующей голограммы с целью снижения кросс-модуляционных помех, увеличения уровня мультиплексирования и т. д. Еще одно направление развития заключается во внедрении принципов динамической голографии путем введения в состав ДВФ пространственных модуляторов света. Это позволяет использовать преимущества временного мультиплексирования голограмм. Отдельно выделен подход группы Г.Андерсена, направленный на адаптацию конструкции голографического ДВФ для работы в составе адаптивной оптической системы с зональным корректором, а также подход, заключающийся в разработке гибридных голографических датчиков. Приведены также результаты собственных исследований авторов, посвященных голографическим ДВФ с применением методов фурье-голографии, т. е. голографии сфокусированных пучков, в том числе с использованием диффузных рассеивателей в канале записи голограммы.
Ключевые слова: адаптивная оптика, полиномы Цернике, разложение по базису, голографическая фильтрация, голографические датчики волнового фронта.
Поступила в редакцию: 18.02.2020
Исправленный вариант: 03.04.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:7, 614–622
Образец цитирования: В. Ю. Венедиктов, A. В. Горелая, Г. К. Красин, С. Б. Одиноков, А. А. Севрюгин, Е. В. Шалымов, “Голографические датчики волнового фронта”, Квантовая электроника, 50:7 (2020), 614–622 [Quantum Electron., 50:7 (2020), 614–622]

Работы по голографии в России

С. Б. Одиноков, В. Ю. Венедиктов

  • Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
  • Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)
Аннотация: Развитие и освоение технологий фотоники является в настоящее время одним из приоритетных направлений научно-технического прогресса. Важную часть современных работ по фотонике составляют исследования и разработки в области оптической голографии. В последние годы большое внимание как в России, так и за рубежом уделяется активному внедрению голографических методов и технологий в самые различные области научных исследований и практических применений.
Поступила в редакцию: 01.06.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:7, 613
Образец цитирования: С. Б. Одиноков, В. Ю. Венедиктов, “Работы по голографии в России”, Квантовая электроника, 50:7 (2020), 613 [Quantum Electron., 50:7 (2020), 613]

Теплоперенос в воде при лазерном нагреве через световоды для эндовенозной лазерной коагуляции

В. П. Минаев, Н. В. Минаев, В. Ю. Богачев, К. А. Капериз, Д. А. Федоров, В. И. Юсупов

  • Научно-техническое объединение «ИРЭ – Полюс», г. Фрязино, Московской обл.
  • Институт фотонных технологий РАН, Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника» РАН, г. Москва, г. Троицк
  • Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова, г. Москва
  • ООО «Первый флебологический центр», г. Москва
  • Клиника «Ниармедик», Калужская обл., Обнинск
Аннотация: Приведены результаты исследования теплопереноса в воде при ее нагреве непрерывным лазерным излучением с длинами волн 1.55 и 1.94 мкм через световоды с торцевым и радиальным выводом. Показано, что в зависимости от мощности и длины волны излучения теплоперенос осуществляется за счет конвекции, пузырькового или взрывного кипения и происходит в основном асимметрично в направлении вперед-вверх для торцевого волокна и вверх для радиального волокна.
Ключевые слова: лазерный нагрев воды, теплоперенос, конвекция, взрывное кипение, эндовенозная лазерная коагуляция.
Поступила в редакцию: 13.12.2019
Исправленный вариант: 30.01.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 793–800
Образец цитирования: В. П. Минаев, Н. В. Минаев, В. Ю. Богачев, К. А. Капериз, Д. А. Федоров, В. И. Юсупов, “Теплоперенос в воде при лазерном нагреве через световоды для эндовенозной лазерной коагуляции”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 793–800 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 793–800]

Влияние температуры выращивания монокристаллов KTiOAsO4 на их физико-химические параметры и формирование доменных структур

Л. И. Исаенко, А. П. Елисеев, Д. Б. Колкер, В. Н. Веденяпин, С. А. Журков, Е. Ю. Ерушин, Н. Ю. Костюкова, А. А. Бойко, В. Я. Шур, А. Р. Ахматханов, М. А. Чувакова

  • Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
  • Новосибирский государственный технический университет
  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
  • Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, г. Новосибирск
  • Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, г. Екатеринбург
Аннотация: Кристалл титанил арсената калия (KTiOAsO4, КТА) размером 50 × 80 × 60 мм выращен модернизированным методом Чохральского из раствор-расплава (TGGS) с понижением температуры от 900 до 770 °С в процессе вытягивания. Показано, что спектроскопические свойства участков кристаллов КТА, полученных при 900 и 770 °С, близки, тогда как электропроводность низкотемпературного (770 °C) участка КТА оказалась на порядок ниже, чем у высокотемпературного. Визуализация доменной структуры методом микроскопии генерации второй гармоники выявила более эффективное (сквозь образец) прорастание доменов в низкотемпературном КТА, что важно при изготовлении регулярной доменной структуры (РДС) в нелинейно-оптическом элементе на основе кристалла КТА. Установлено, что квантовая эффективность параметрической генерации света в РДС с использованием низкотемпературного КТА в несколько раз выше, чем при использовании высокотемпературного. Полученные результаты важны для оптимизации параметров РДС.
Ключевые слова: кристалл титанил арсената калия, спектры поглощения, регулярные доменные структуры, параметрическая генерация света
Поступила в редакцию: 09.02.2020
Исправленный вариант: 14.05.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 788–792
Образец цитирования: Л. И. Исаенко, А. П. Елисеев, Д. Б. Колкер, В. Н. Веденяпин, С. А. Журков, Е. Ю. Ерушин, Н. Ю. Костюкова, А. А. Бойко, В. Я. Шур, А. Р. Ахматханов, М. А. Чувакова, “Влияние температуры выращивания монокристаллов KTiOAsO4 на их физико-химические параметры и формирование доменных структур”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 788–792 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 788–792]

Кристаллы BaGa2GeS6 и BaGa2GeSe6 для нелинейно-оптического преобразования частоты

С. Г. Гречин, П. П. Николаев, А. А. Ионин, И. О. Киняевский, Ю. М. Андреев

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • ООО »Неофотоника», С.-Петербург, Россия
  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
  • Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, г. Томск
Аннотация: Представлены результаты анализа функциональных возможностей новых кристаллов BaGa2GeS6 (BGGS) и BaGa2GeSe6 (BGGSe), используемых для решения различных задач нелинейно-оптического преобразования частоты в диапазоне их прозрачности. Определены длины волн, при которых могут быть получены максимальные эффективности преобразования, и диапазон перестройки при генерации разностных частот. Показано, что существуют комбинации длин волн, для которых коэффициент эффективной нелинейности незначительно изменяется в большом диапазоне частотных расстроек.
Ключевые слова: нелинейные кристаллы, BaGa2GeS6, BaGa2GeSe6, преобразование частоты
Поступила в редакцию: 29.11.2019
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 782–787
Образец цитирования: С. Г. Гречин, П. П. Николаев, А. А. Ионин, И. О. Киняевский, Ю. М. Андреев, “Кристаллы BaGa2GeS6 и BaGa2GeSe6 для нелинейно-оптического преобразования частоты”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 782–787 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 782–787]

Влияние конечности массы ионов на эффект релятивистской самоиндуцированной прозрачности плазменных слоев с резкой границей

Н. А. Михейцев, А. В. Коржиманов

  • Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского
  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Рассмотрено влияние мобильности ионов на порог релятивистской самоиндуцированной прозрачности при облучении тонких плазменных слоев циркулярно поляризованным лазерным излучением. Построена аналитическая модель движения ионов при отжатии электронов пондеромоторной силой лазерного излучения от поверхности слоя, и на ее основе проанализировано движение пробных электронов в результирующем электромагнитном поле. Показано, что чем выше мобильность ионов и чем длиннее лазерный импульс, тем устойчивее плазменный слой к продольным возмущениям конечной величины и тем выше порог самоиндуцированной прозрачности. Эти выводы проверены одномерным численным моделированием полной системы кинетических уравнений для плазмы и уравнений Максвелла.
Ключевые слова: релятивистская лазерная плазма, релятивистская самоиндуцированная прозрачность, лазерное ускорение ионов, многозарядные ионы, петаваттные лазеры.
Поступила в редакцию: 18.05.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 776–781
Образец цитирования: Н. А. Михейцев, А. В. Коржиманов, “Влияние конечности массы ионов на эффект релятивистской самоиндуцированной прозрачности плазменных слоев с резкой границей”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 776–781 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 776–781]

Влияние оптической ионизации на генерацию кильватерных полей фемтосекундными лазерными импульсами в неоднородной плазме

И. Р. Умаров, Н. Е. Андреев

  • Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Московская облаcть, г. Долгопрудный
  • Объединенный институт высоких температур РАН, г. Москва
Аннотация: Рассмотрено взаимодействие высокоинтенсивного короткого лазерного импульса с газом аргоном при оптической ионизации (ОИ). В трехмерной цилиндрически-симметричной геометрии проведено моделирование при различных умеренно релятивистских интенсивностях и положениях фокальной плоскости лазерного пучка в случае как ОИ газа, так и заранее ионизованной плазмы. Исследовано влияние процессов, происходящих при ОИ газа, на генерацию кильватерных волн и найдены условия, при которых происходит генерация интенсивных кильватерных полей в плазме, образованной из неоднородной газовой струи аргона. Продемонстрирована возможность использования газа с большим числом электронов на внешней оболочке (аргон) для возбуждения интенсивных кильватерных волн с целью ускорения электронов. Несмотря на значительную ионизационную рефракцию лазерного импульса на радиально неоднородном профиле концентрации электронов плазмы, образованных при ОИ, определена область параметров лазерного импульса и газовой мишени, при которых ионизационная рефракция приводит к возбуждению интенсивной кильватерной волны тогда, когда в заранее ионизованной плазме при той же интенсивности лазерного излучения кильватерная волна не возникает.
Ключевые слова: кильватерные поля, фемтосекундные лазерные импульсы, неоднородная плазма
Поступила в редакцию: 04.03.2020
Исправленный вариант: 30.04.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 770–775
Образец цитирования: И. Р. Умаров, Н. Е. Андреев, “Влияние оптической ионизации на генерацию кильватерных полей фемтосекундными лазерными импульсами в неоднородной плазме”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 770–775 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 770–775]

Экспериментальное исследование лазерной абляции каменных поликристаллических мишеней

И. Н. Бурдонский, А. Г. Леонов, К. Н. Макаров, В. Н. Юфа

  • АО «ГНЦ РФ Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований», г. Москва, г. Троицк
  • Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Московская облаcть, г. Долгопрудный
Аннотация: Приведены результаты экспериментов по исследованию абляции каменных поликристаллических мишеней сложного многокомпонентного состава, имитирующих вещество астероидов. Облучение мишеней проводилось наносекундными импульсами излучения неодимового лазера при плотности энергии ФL до 5 × 104 Дж/см2. Эксперименты продемонстрировали наличие двух режимов абляции, граница между которыми лежит при ФL ≈ 4000 Дж/см2. Смена режимов характеризуется изменением вида зависимости поверхностной плотности массы удаленного вещества мишени от плотности энергии лазерного излучения и появлением минимума в зависимости удельной энергии разрушения от ФL, что, вероятно, связано с переходом от режима одномерного разлета плазмы факела к режиму трехмерного разлета и, соответственно, с падением эффективности передачи энергии от лазерного пучка к мишени вследствие уменьшения плотности лазерной плазмы. Эксперименты показали также наличие максимума в зависимости удельного импульса отдачи Cm от плотности энергии лазерного излучения (Cm ≈ 6.3 × 10-5 Н/Вт при ФL = Фopt ≈ 25 Дж/см2). Максимумы зарегистрированы и в зависимостях от ФL эффективности абляции и средней скорости абляционного потока. При ФL > Фopt спад зависимости Cm(ФL) оказывается существенно более крутым, чем для металлов и полимерных материалов. По-видимому, такое отличие вызвано меньшей прочностью и меньшей пластичностью поликристаллических каменных мишеней.
Ключевые слова: лазерная абляция, плазменный факел, каменные мишени, удельный импульс отдачи, отклонение астероидов.
Поступила в редакцию: 10.02.2020
Исправленный вариант: 10.03.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 763–769
Образец цитирования: И. Н. Бурдонский, А. Г. Леонов, К. Н. Макаров, В. Н. Юфа, “Экспериментальное исследование лазерной абляции каменных поликристаллических мишеней”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 763–769 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 763–769]

Особенности формирования фотонных наноструй матрицей диэлектрических микротороидов

Ю. Э. Гейнц, Е. К. Панина, А. А. Землянов

  • Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, г. Томск
Аннотация: Представлены результаты теоретического моделирования фотонных наноструй (ФНС), формирующихся при рассеянии лазерного излучения на однослойной упорядоченной сборке диэлектрических микротороидов, размещенных на поверхности прозрачной матрицы (силиконовой пленке). С использованием методики вычислительной электродинамики (FDTD) проведен подробный анализ основных параметров ФНС (длина, ширина, пиковая интенсивность) в условиях взаимовлияния световых полей соседних микрочастиц. Показано, что главным фактором, влияющим на исследуемые характеристики ФНС, является пространственная конфигурация рассеивающей излучение частицы, а именно диаметр ее внутреннего сечения. Установлено, что при определенных конфигурациях размещения тороидов в кластере реализуется ансамбль ФНС с параметрами, существенно лучшими, чем для уединенного тороида.
Ключевые слова: ближнепольная фокусировка, фотонная наноструя, микросборка частиц, микротороид
Поступила в редакцию: 11.12.2019
Исправленный вариант: 13.01.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:8, 756–762
Образец цитирования: Ю. Э. Гейнц, Е. К. Панина, А. А. Землянов, “Особенности формирования фотонных наноструй матрицей диэлектрических микротороидов”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 756–762 [Quantum Electron., 50:8 (2020), 756–762]