Применение нейронных сетей для нахождения дискретного спектра прямой задачи Захарова–Шабата

Е. В. Седов, И. С. Чеховской, Я. Е. Прилепский, М. П. Федорук

  • Новосибирский государственный университет
  • Aston Institute of Photonic Technologies, Aston University, Birmingham, UK
  • Институт вычислительных технологий СО РАН, г. Новосибирск
Аннотация: Предложена архитектура нейронной сети для определения числа солитонов, зарождающихся вследствие случайных процессов в оптических телекоммуникационных системах со спектральным уплотнением каналов с модуляцией QPSK, 16-QAM, 64-QAM и 1024-QAM. Исследована зависимость качества предсказаний нейронной сети со специальной архитектурой от числа солитонных мод в сигнале и параметров этого сигнала.
Ключевые слова: нелинейное уравнение Шрёдингера, метод обратной задачи рассеяния, задача Захарова–Шабата, нелинейное преобразование Фурье, нейронные сети, машинное обучение, оптические телекоммуникационные системы, спектральное уплотнение каналов
Поступила в редакцию: 12.10.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:12, 1105–1109
Образец цитирования: Е. В. Седов, И. С. Чеховской, Я. Е. Прилепский, М. П. Федорук, “Применение нейронных сетей для нахождения дискретного спектра прямой задачи Захарова–Шабата”, Квантовая электроника, 50:12 (2020), 1105–1109 [Quantum Electron., 50:12 (2020), 1105–1109]

Численное моделирование процесса самоочистки пучка в многомодовом волокне с градиентным профилем показателя преломления при распространении волны накачки и стоксовой компоненты

О. С. Сидельников, Е. В. Подивилов, С. А. Бабин, С. Вабниц, М. П. Федорук

  • Новосибирский государственный университет
  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • Sapienza University of Rome, Italy
  • Институт вычислительных технологий СО РАН, г. Новосибирск
Аннотация: Предложена модель связанных мод, позволяющая описывать процесс распространения волны накачки и стоксовой компоненты в многомодовом волокне с градиентным профилем показателя преломления. Продемонстрировано уменьшение углубления в центре профиля распределения интенсивности волны накачки в результате влияния керровских эффектов и случайной линейной связи мод.
Ключевые слова: многомодовое оптическое волокно, нелинейные эффекты, численное моделирование, вынужденное комбинационное рассеяние
Поступила в редакцию: 09.10.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:12, 1101–1104
Образец цитирования: О. С. Сидельников, Е. В. Подивилов, С. А. Бабин, С. Вабниц, М. П. Федорук, “Численное моделирование процесса самоочистки пучка в многомодовом волокне с градиентным профилем показателя преломления при распространении волны накачки и стоксовой компоненты”, Квантовая электроника, 50:12 (2020), 1101–1104 [Quantum Electron., 50:12 (2020), 1101–1104]

Эффект насыщения выходной мощности волоконных Yb – Er-лазеров

А. А. Сурин, Н. В. Коваленко

  • ООО НТО «ИРЭ – Полюс», г. Фрязино, Московской обл.
  • Московский физико-технический институт (государственный университет), Московская облаcть, г. Долгопрудный
Аннотация: Представлены результаты экспериментального наблюдения эффекта насыщения выходной мощности в волоконных лазерах c активной Yb – Er-средой. Выведена формула для оценки мощности насыщения. Предложен способ оценки времени жизни уровня 4I11/2 или концентрации ионов Er на основе измерений мощности насыщения.
Ключевые слова: волоконные лазеры, активная Yb – Er-среда, мощность насыщения, время жизни возбужденного уровня.
Поступила в редакцию: 14.10.2020
Исправленный вариант: 30.10.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:12, 1096–1100
Образец цитирования: А. А. Сурин, Н. В. Коваленко, “Эффект насыщения выходной мощности волоконных Yb – Er-лазеров”, Квантовая электроника, 50:12 (2020), 1096–1100 [Quantum Electron., 50:12 (2020), 1096–1100]

Истощение накачки при ВКР-генерации в многомодовом градиентном световоде

А. Г. Кузнецов, С. И. Каблуков, Е. В. Подивилов, С. А. Бабин

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
Аннотация: Исследуется эффект истощения многомодового излучения диодных лазеров накачки в ВКР-лазере на основе многомодового (ММ) градиентного волокна, генерирующего стоксов пучок высокого качества. Обнаружено пространственное «выжигание дыры» в пучке проходящей накачки. Построена балансная модель взаимодействия волн накачки и стоксова излучения в ММ ВКР-лазере. Получены аналитические формулы, на основе которых выполнен расчет, демонстрирующий качественное согласие с экспериментальными данными, и проведено обсуждение причин наблюдаемых количественных расхождений.
Ключевые слова: ВКР-генерация, многомодовый градиентный световод, волоконные брэгговские решетки, эффект истощения излучения, балансная модель
Поступила в редакцию: 09.10.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:12, 1091–1095
Образец цитирования: А. Г. Кузнецов, С. И. Каблуков, Е. В. Подивилов, С. А. Бабин, “Истощение накачки при ВКР-генерации в многомодовом градиентном световоде”, Квантовая электроника, 50:12 (2020), 1091–1095 [Quantum Electron., 50:12 (2020), 1091–1095]

Волоконный ВКР-лазер на основе 7-сердцевинного световода с перекрёстной связью между сердцевинами

А. В. Достовалов, М. И. Скворцов, А. А. Вольф, В. И. Лабунцов, О. Н. Егорова, С. Л. Семёнов, С. А. Бабин

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва
Аннотация: Представлены результаты работы по созданию волоконного ВКР-лазера на основе многосердцевинного световода с высокоотражающими волоконными брэгговскими решётками, записанными с помощью фемтосекундного лазерного излучения в периферийных сердцевинах. Приведены мощностные и спектральные характеристики ВКР-лазера, выходная мощность которого на длине волны 1090 нм составила 2.5 Вт. Продемонстрировано уменьшение спектральной ширины линии генерации за счёт ослабления нелинейных эффектов из-за увеличения эффективной площади моды в многосердцевинном световоде по сравнению с волоконным ВКР-лазером на основе стандартного одномодового световода.
Ключевые слова: ВКР-лазер, фемтосекундная модификация показателя преломления, многосердцевинное волокно
Поступила в редакцию: 09.10.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:12, 1088–1090
Образец цитирования: А. В. Достовалов, М. И. Скворцов, А. А. Вольф, В. И. Лабунцов, О. Н. Егорова, С. Л. Семёнов, С. А. Бабин, “Волоконный ВКР-лазер на основе 7-сердцевинного световода с перекрёстной связью между сердцевинами”, Квантовая электроника, 50:12 (2020), 1088–1090 [Quantum Electron., 50:12 (2020), 1088–1090]

Спектрально-селективное подавление фундаментальной моды сердцевины в световоде с поглощающими стержнями

С. С. Алешкина, Т. А. Кашайкина, М. В. Яшков, М. Ю. Салганский, С. В. Алышев, М. М. Бубнов, А. Н. Гурьянов, М. Е. Лихачев

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН; Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва
  • Институт химии высокочистых веществ РАН им. Г. Г. Девятых, г. Н. Новгород
Аннотация: Впервые теоретически продемонстрирована возможность создания волоконного спектрально-селективного фильтра на базе световода с поглощающими стержнями, расположенными в кварцевой оболочке. Развитая в настоящей работе методика актуальна для создания волоконных лазеров и усилителей, излучающих на тех длинах волн, на которых генерация затруднена вследствие наличия у активной среды энергетически более выгодных излучательных переходов. Кроме того, предложенный в работе подход может применяться для подавления вынужденного комбинационного рассеяния. Уникальной особенностью рассмотренного механизма подавления фундаментальной моды сердцевины является наличие контролируемой (путем изгиба) спектральной ширины области, в которую вносятся избыточные потери.
Ключевые слова: волоконный световод, световод с поглощающими стержнями, спектрально-селективный фильтр, резонансное взаимодействие мод
Поступила в редакцию: 13.10.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:12, 1083–1087
Образец цитирования: С. С. Алешкина, Т. А. Кашайкина, М. В. Яшков, М. Ю. Салганский, С. В. Алышев, М. М. Бубнов, А. Н. Гурьянов, М. Е. Лихачев, “Спектрально-селективное подавление фундаментальной моды сердцевины в световоде с поглощающими стержнями”, Квантовая электроника, 50:12 (2020), 1083–1087 [Quantum Electron., 50:12 (2020), 1083–1087]

Измерение населенности уровней квантовой точки с помощью оптического волновода

А. В. Цуканов

  • Физико-технологический институт имени К.А. Валиева РАН, г. Москва
Аннотация: Предложена схема измерения населенности электронных уровней полупроводниковой квантовой точки, встроенной в многомодовый оптический волновод. Установлено, что коэффициент прохождения фотонов через волновод в стационарном режиме накачки зависит от наличия электрона в основном состоянии точки. Исследовано влияние параметров волновода и квантовой точки, а также источника фотонов на процедуру детектирования электрона. Показано, что даже при умеренной добротности мод (104 – 105) измерительный контраст и отношение сигнала к шуму высоки (более 104). Обсуждается возможность применения данного метода для определения состояния зарядового кубита.
Ключевые слова: лазер, волновод, фотоны, квантовая точка, измерение, коэффициент прохождения, зарядовый кубит
Поступила в редакцию: 09.09.2020
Исправленный вариант: 19.10.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:1, 84–94
Образец цитирования: А. В. Цуканов, “Измерение населенности уровней квантовой точки с помощью оптического волновода”, Квантовая электроника, 51:1 (2021), 84–94 [Quantum Electron., 51:1 (2021), 84–94]

Скачать (pdf)

Генерация плазмонных мод в сверхузкой нанощели, образованной серебряными поверхностями

А. К. Сарычев, А. В. Иванов, Г. Барбильон

  • Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН, г. Москва
  • EPF-Ecole d’Ingénieurs, Sceaux, France
Аннотация: Проведено теоретическое исследование плазмонной генерации гигантского электромагнитного поля в сверхузкой нанощели, образованной серебряным цилиндром и плоской зеркальной поверхностью. Показано, что по мере сближения серебряных поверхностей в зазоре между ними возбуждаются щелевые плазмоны, приводящие к резонансному усилению поля. Впервые продемонстрировано, что усиление электрического поля возрастает по мере уменьшения расстояния между цилиндрической и плоской поверхностями и выходит на насыщение, при котором интенсивность поля достигает рекордных значений, превышающих интенсивность падающей волны на десять порядков.Найденные щелевые плазмонные моды позволят увеличить чувствительность к обнаружению малых концентраций молекул, вплоть до единичных молекул, методами гигантского комбинационного рассеяния света и плазмонно усиленной ИК спектроскопии.
Ключевые слова: плазмонный резонанс, нанощель, щелевые плазмоны, гигантское комбинационное рассеяние света
Поступила в редакцию: 05.11.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:1, 79–83
Образец цитирования: А. К. Сарычев, А. В. Иванов, Г. Барбильон, “Генерация плазмонных мод в сверхузкой нанощели, образованной серебряными поверхностями”, Квантовая электроника, 51:1 (2021), 79–83 [Quantum Electron., 51:1 (2021), 79–83]

Скачать (pdf)

Акустооптический аналог резонатора Фабри–Перо

В. И. Пустовойт

  • Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН, г. Москва
  • ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений», п. Менделеево, Московская обл.
Аннотация: Предложен новый метод повышения спектральной разрешающей способности коллинеарных акустооптических фильтров путем использования оптической обратной связи, когда выходящее из области взаимодействия света с созданной звуковой волной в кристалле периодической структурой световое излучение возвращается на вход кристалла, в котором процесс дифракции многократно повторяется. Возвращаемый в область взаимодействия световой поток изменяет граничные условия параметрической задачи дифракции, и поэтому амплитуды дифрагированного и прошедшего светового потока оказываются существенно зависимыми от свойств обратной связи (подобно происходящему в оптическом резонаторе Фабри–Перо). Показано, что такой комбинированный акустооптический фильтр Фабри–Перо с обратной связью обладает возможностью электронной перестройки оптической длины волны пропускания и одновременно имеет более высокое спектральное разрешение, чем обычный акустооптический фильтр без обратной связи. Показано также, что многократная дифракция излучения из-за обратной связи повышает эффективность дифракции излучения при сравнительно малом пространственном изменении показателя преломления среды. Найдены в явном виде аналитические выражения для инструментальных функций комбинированного акустооптического фильтра Фабри–Перо и проанализированы их свойства. Отмечено, что любой механизм изменения обратной связи, путем изменения фазы или амплитуды возвращаемой волны, приводит к модуляции измеряемого сигнала, что позволяет создать более точные методы спектральных измерений.
Ключевые слова: акустооптический фильтр, резонатор Фабри–Перо, обратная связь
Поступила в редакцию: 13.07.2020
Исправленный вариант: 19.09.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:1, 73–78
Образец цитирования: В. И. Пустовойт, “Акустооптический аналог резонатора Фабри–Перо”, Квантовая электроника, 51:1 (2021), 73–78 [Quantum Electron., 51:1 (2021), 73–78]

Скачать (pdf)