О возможности применения тетрафторгидразина в качестве окислителя в сверхзвуковом непрерывном химическом НF-лазере

И. А. Фёдоров

  • ФГУП «Российский научный центр «Прикладная химия»», г. С.-Петербург
Аннотация: Выполнено расчётно-экспериментальное исследование возможности замены трифторида азота NF3, используемого в составе топливной композиции NF3 – D2 – He в генераторе атомарного фтора сверхзвукового непрерывного химического НF-лазера, тетрафторгидразином N2F4. В результате сопоставления удельных энергетических характеристик HF-лазера, работающего с использованием каждого из окислителей, показано, что замена трифторида азота на тетрафторгидразин в одной и той же модели лазера приводит к увеличению удельного энергосъёма на 13% – 15%. При этом можно снизить удельную массу системы хранения окислителя (отношение массы системы хранения окислителя к мощности лазерной установки), уменьшить габариты бака окислителя и упростить конструкцию генератора активной среды за счёт устранения системы воспламенения окислителя NF3 с первичным горючим D2.
Ключевые слова: сверхзвуковой непрерывный химический НF-лазер, окислитель, тетрафторгидразин, трифторид азота, удельные энергетические и массогабаритные характеристики.
Поступила в редакцию: 03.06.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:2, 137–141
Образец цитирования: И. А. Фёдоров, “О возможности применения тетрафторгидразина в качестве окислителя в сверхзвуковом непрерывном химическом НF-лазере”, Квантовая электроника, 51:2 (2021), 137–141 [Quantum Electron., 51:2 (2021), 137–141]

Полупроводниковые AlGaInAs/InP-лазеры (λ = 1450 – 1500 нм) с сильно асимметричным волноводом

Н. А. Волков, А. Ю. Андреев, И. В. Яроцкая, Ю. Л. Рябоштан, В. Н. Светогоров, М. А. Ладугин, А. А. Падалица, А. А. Мармалюк, С. О. Слипченко, А. В. Лютецкий, Д. А. Веселов, Н. А. Пихтин

  • ООО «Сигм Плюс», г. Москва
  • Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва
  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, г. С.-Петербург
Аннотация: Изучены полупроводниковые лазеры на основе гетероструктур AlGaInAs/InP с сильно асимметричным волноводом. Показано, что применение такого волновода при одновременном увеличении энергетической глубины квантовой ямы обеспечивает условия для достижения повышенной мощности излучения. Полупроводниковые AlGaInAs/InP-лазеры на основе сильно асимметричного волновода с полосковым контактом шириной 100 мкм продемонстрировали выходную оптическую мощность 5 Вт (ток накачки 11.5 А) в непрерывном и 19 Вт (100 А) в импульсном (100 нс, 1 кГц) режимах работы при комнатной температуре на длине волны генерации 1450 – 1500 нм. Проведено сравнение полученных данных с выходными характеристиками лазеров на основе симметричного волновода.
Ключевые слова: полупроводниковый лазер, гетероструктура, AlGaInAs/InP, асимметричный волновод
Поступила в редакцию: 11.11.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:2, 133–136

Образец цитирования: Н. А. Волков, А. Ю. Андреев, И. В. Яроцкая, Ю. Л. Рябоштан, В. Н. Светогоров, М. А. Ладугин, А. А. Падалица, А. А. Мармалюк, С. О. Слипченко, А. В. Лютецкий, Д. А. Веселов, Н. А. Пихтин, “Полупроводниковые AlGaInAs/InP-лазеры (λ = 1450 – 1500 нм) с сильно асимметричным волноводом”, Квантовая электроника, 51:2 (2021), 133–136 [Quantum Electron., 51:2 (2021), 133–136]

Экспериментальная методика исследования оптического поглощения в волноводных слоях полупроводниковых лазерных гетероструктур

Ю. К. Бобрецова, Д. А. Веселов, А. А. Подоскин, Н. В. Воронкова, С. О. Слипченко, М. А. Ладугин, Т. А. Багаев, А. А. Мармалюк, Н. А. Пихтин

  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, г. С.-Петербург
  • АО «НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха», г. Москва
Аннотация: Представлена методика исследования поглощения оптического излучения в слоях полупроводниковой гетероструктуры методом ввода зондирующего излучения. Исследования проводились с помощью специально изготовленных изотипных образцов на основе AlGaAs /GaAs, имитирующих лазерный волновод с легированием n-типа и концентрацией 1017 – 1018см-3. Описаны основные особенности экспериментальной установки и методики расчета. Достигнуты высокий (до 95%) коэффициент ввода излучения в волновод и погрешность измерения коэффициента поглощения на уровне 0.1 см-1. Экспериментально продемонстрированы возможности исследования поляризационной и температурной зависимостей поглощения излучения на свободных носителях. Показано, что при увеличении температуры в диапазоне 25 – 85 °С поглощение в образцах возрастает на 15%.
Ключевые слова: полупроводниковый лазер, полупроводниковая гетероструктура, оптическое поглощение на свободных носителях
Поступила в редакцию: 31.08.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:2, 124–128
Образец цитирования: Ю. К. Бобрецова, Д. А. Веселов, А. А. Подоскин, Н. В. Воронкова, С. О. Слипченко, М. А. Ладугин, Т. А. Багаев, А. А. Мармалюк, Н. А. Пихтин, “Экспериментальная методика исследования оптического поглощения в волноводных слоях полупроводниковых лазерных гетероструктур”, Квантовая электроника, 51:2 (2021), 124–128 [Quantum Electron., 51:2 (2021), 124–128]

Использование модельных образцов кожи человека на основе полиакриламида в задачах гиперспектральной флуоресцентной визуализации и спектроскопии

В. В. Шуплецов, Е. А. Жеребцов, В. В. Дрёмин, А. П. Попов, А. В. Быков, Е. В. Потапова, А. В. Дунаев, И. В. Меглинский

  • Научно-технологический центр биомедицинской фотоники Орловского государственного университета им. И.С.Тургенева
  • Optoelectronics and Measurements Techniques Unit, University of Oulu, Finland
  • College of Engineering and Physical Sciences, Aston University, UK
  • VTT Technical Research Centre of Finland, Oulu, Finland
  • Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва
  • Первый МГМУ имени И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет), г. Москва
Аннотация: На основе комбинированного использования полимеризуемого полиакриламида, коллагена и водного раствора флавинадениндинуклеотида (ФАД) разработана методика изготовления нового типа композитных модельных сред, имитирующих флуоресцентные свойства кожи человека. Представлен сравнительный анализ коэффициентов поглощения и рассеяния, показателей преломления, а также спектров флуоресценции модельных образцов с различной концентрацей ФАД, измеренных при совместном использовании ПЗС-спектрометра и гиперспектральной камеры. Для воспроизведения показателей рассеяния, близких по своим значениям к параметрам рассеяния кожи человека, использовались наночастицы оксида цинка (ZnO), добавляемые в полиакриламидную полимерную структуру. Вариации формы спектра, а также интенсивности сигнала флуоресценции в модельных образцах обеспечивались изменением объемного содержания ФАД и коллагена. Показано, что модельные флуоресцентные спектры удовлетворительно согласуются с результатами прямых измерений кожи человека in vivo.
Ключевые слова: оптические свойства, кожа человека, модельные образцы, коллаген, флавинадениндинуклеотид, гиперспектральная визуализация, флуоресцентная спектроскопия
Поступила в редакцию: 21.12.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:2, 118–123
Образец цитирования: В. В. Шуплецов, Е. А. Жеребцов, В. В. Дрёмин, А. П. Попов, А. В. Быков, Е. В. Потапова, А. В. Дунаев, И. В. Меглинский, “Использование модельных образцов кожи человека на основе полиакриламида в задачах гиперспектральной флуоресцентной визуализации и спектроскопии”, Квантовая электроника, 51:2 (2021), 118–123 [Quantum Electron., 51:2 (2021), 118–123]

Перспективы мультимодальной визуализации биологических тканей с использованием флуоресцентного имиджинга

Д. К. Тучина, И. Г. Меерович, О. А. Синдеева, В. В. Жердева, Н. И. Казачкина, И. Д. Соловьев, А. П. Савицкий, А. А. Богданов мл., В. В. Тучин

  • Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
  • Национальный исследовательский Томский государственный университет
  • Институт биохимии им. А.Н. Баха ФИЦ Биотехнологии РАН, г. Москва
  • University of Massachusetts Medical School, United States
  • Институт проблем точной механики и управления РАН, г. Саратов
Аннотация: Исследуются эффекты оптического просветления кожи лабораторных животных ex vivo и in vivo с помощью низкомолекулярных парамагнитных магнитно-резонансных контрастных агентов, используемых в магнитно-резонансной томографии (МРТ), и рентгеноконтрастного агента, используемого в компьютерной томографии (КТ), для повышения глубины зондирования и контраста изображения в методах флуоресцентной лазерной визуализации и оптической когерентной томографии (ОКТ). По спектрам коллимированного пропускания определены коэффициенты диффузии широко используемых в медицине МРТ-агентов Gadovist®, Magnevist® и Dotarem®, а также КТ-агента Visipaque® в коже мыши ex vivo. Применение МРТ-агентов Gadovist® и Magnevist® привело к наиболее существенному оптическому просветлению (оптическому пропусканию) кожи, что позволило достичь: 1) почти 19-кратного увеличения пропускания на длинах волн 540 нм и 7 – 8-кратного – в ближней ИК области 750 – 900 нм; 2) заметного улучшения изображений архитектуры кожи, полученных с помощью ОКТ; 3) 5-кратного увеличения отношения интенсивности флуоресценции к фону при использовании TagRFP-красного флуоресцентного маркерного белка, экспрессируемого в опухоли, после нанесения на кожу животных in vivo в течение 15 мин. Полученные результаты важны для мультимодальной визуализации опухолей, а именно, при комбинации лазерных флуоресцентных и ОКТ-методов с МРТ и КТ, поскольку исследуемые контрастные агенты способны одновременно повышать контраст нескольких методов визуализации.
Ключевые слова: оптическая томография, ОКТ, МРТ, КТ, оптическое просветление, контрастные МРТ- и КТ-агенты, кожа лабораторных животных, in vivo, ex vivo
Поступила в редакцию: 21.12.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:2, 104–117
Образец цитирования: Д. К. Тучина, И. Г. Меерович, О. А. Синдеева, В. В. Жердева, Н. И. Казачкина, И. Д. Соловьев, А. П. Савицкий, А. А. Богданов мл., В. В. Тучин, “Перспективы мультимодальной визуализации биологических тканей с использованием флуоресцентного имиджинга”, Квантовая электроника, 51:2 (2021), 104–117 [Quantum Electron., 51:2 (2021), 104–117]

Аналитическая модель формирования флуоресцентного отклика для оценки локализации флуорофора в биоткани с помощью двухволнового флуоресцентного имиджинга

А. В. Хилов, Е. А. Сергеева, Д. А. Куракина, И. В. Турчин, М. Ю. Кириллин

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Н. Новгород
Аннотация: В рамках диффузионного приближения уравнения переноса излучения получено аналитическое выражение для флуоресцентного отклика от равномерно распределённого в приповерхностном слое биоткани фотосенсибилизатора и предложен метод оценки толщины флуоресцирующего слоя на основе двухволновой регистрации флуоресценции. Показано, что погрешность определения толщины флуоресцирующего слоя с использованием отношения величин флуоресцентных откликов, полученных для разных длин волн возбуждения флуоресценции, не превышает 30% в пределах диапазона толщин 0.1 – 2 мм при погрешности определения оптических свойств биоткани не более 30%.
Ключевые слова: теория переноса излучения, моделирование методом Монте-Карло, флуоресцентный имиджинг, фотодинамическая терапия, фотосенсибилизаторы хлоринового ряда.
Поступила в редакцию: 07.12.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:2, 95–103
Образец цитирования: А. В. Хилов, Е. А. Сергеева, Д. А. Куракина, И. В. Турчин, М. Ю. Кириллин, “Аналитическая модель формирования флуоресцентного отклика для оценки локализации флуорофора в биоткани с помощью двухволнового флуоресцентного имиджинга”, Квантовая электроника, 51:2 (2021), 95–103 [Quantum Electron., 51:2 (2021), 95–103]

Интерференция при электромагнитных взаимодействиях

А. А. Колоколов

Аннотация: Рассмотрены интерференционные потоки энергии, импульса и момента импульса, описывающие взаимодействие электрических зарядов с постоянными и переменными электромагнитными полями. Описано поглощение и вынужденное излучение атомов в поле свободных и эванесцентных волн. Показано, что в случае взаимодействия с реактивными полями импульс атома при поглощении и вынужденном излучении не меняется. Приведён волновой вывод формулы Планка на основе интерференции полей классического теплового излучения и квантовых нулевых колебаний.
Ключевые слова: электромагнитное поле, интерференция, поглощение и вынужденное излучение атомов, тепловое излучение.
Поступила в редакцию: 21.08.2020
Исправленный вариант: 11.11.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:3, 189–195
Образец цитирования: А. А. Колоколов, “Интерференция при электромагнитных взаимодействиях”, Квантовая электроника, 51:3 (2021), 189–195 [Quantum Electron., 51:3 (2021), 189–195]

Скачать (pdf)

Моделирование конструкции двумерной матрицы лазерных диодов с прямым охлаждением потоком теплоносителя

В. А. Олещенко, А. П. Богатов, Н. В. Дьячков, В. В. Безотосный

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
Аннотация: Проведен анализ достигнутых уровней выходной мощности одиночных линеек лазерных диодов (ЛЛД) и плотности мощности излучения двумерных матриц лазерных диодов (МЛД). Предложена новая конструкция МЛД и приведены результаты моделирования её теплового режима. При использовании в предложенной конструкции стандартных непрерывных ЛЛД (выходная мощность 100 Вт, КПД 50 %, длина резонатора 2 мм) плотность выходной мощности излучения МЛД в непрерывном режиме может составить около 5 кВт/cм2. Рассчитаны требуемые для реализации указанных уровней мощности параметры потока теплоносителя в микроканалах охлаждения МЛД.
Ключевые слова: матрица лазерных диодов, теплоноситель, охлаждение, выходная мощность излучения.
Поступила в редакцию: 10.12.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:3, 196–200
Образец цитирования: В. А. Олещенко, А. П. Богатов, Н. В. Дьячков, В. В. Безотосный, “Моделирование конструкции двумерной матрицы лазерных диодов с прямым охлаждением потоком теплоносителя”, Квантовая электроника, 51:3 (2021), 196–200 [Quantum Electron., 51:3 (2021), 196–200]

Скачать (pdf)

Структуры с квантовыми точками II типа GaAsBi в GaSb для лазеров среднего и дальнего ИК диапазонов

Чжунюэ Чжан, Лияо Чжан, Минсюань Чжан, Шуан Яо, Пэн Юй, Сяодань Ли

  • Department of Physics, University of Shanghai for Science and Technology
Аннотация: Предложена структура с квантовыми точками (КТ) II типа GaAsBi в GaSb для лазеров среднего и дальнего ИК диапазонов. Для моделирования распределения деформаций и зонной структуры предложенных гетероструктур с различными содержанием Bi и размерами квантовых точек используется метод конечных элементов. Компонента εxx тензора деформаций уменьшается с ростом содержания Bi и высоты КТ и увеличивается с ростом ее диаметра, а компонента εzz изменяется обратным образом. Рекомбинация носителей заряда происходит между электронами КТ GaAsBi и дырками GaSb. Энергия основного состояния электронов КТ GaAsBi уменьшается, а длина волны излучения растет с увеличением содержания Bi и размеров КТ. При определенных содержании Bi и размерах КТ длина волны излучения может соответствовать среднему и дальнему ИК диапазонам. Предложенная структура открывает реальную возможность изготовления лазеров среднего и дальнего ИК диапазонов.
Ключевые слова: квантовая точка GaAsBi, структура II типа, инфракрасные лазеры.
Поступила в редакцию: 21.09.2020
Исправленный вариант: 23.11.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:3, 201–205
Образец цитирования: Чжунюэ Чжан, Лияо Чжан, Минсюань Чжан, Шуан Яо, Пэн Юй, Сяодань Ли, “Структуры с квантовыми точками II типа GaAsBi в GaSb для лазеров среднего и дальнего ИК диапазонов”, Квантовая электроника, 51:3 (2021), 201–205 [Quantum Electron., 51:3 (2021), 201–205]

Скачать (pdf)

Спонтанное и вынужденное излучения полимерных тонкопленочных структур в присутствии паров нитротолуола

Ш. Т. Бердыбаева, Е. Н. Тельминов, Т. А. Солодова, Е. Н. Никонова, Л. Г. Самсонова, Т. Н. Копылова

  • Томский государственный университет
Аннотация: Изучены особенности спонтанного и вынужденного излучений полифлуоренов, поливинилкарбазола и низкомолекулярных электронодонорных соединений, допированных в различные материалы, в присутствии паров нитротолуола. Реализован лазерный режим в планарных тонкопленочных волноводах. Представлена динамика интенсивностей спектров генерации тонкопленочного оптического химического сенсора. Показано, что время отклика сенсора в лазерном режиме (время до уменьшения интенсивности генерации на 50% от начального уровня) составляет 30 с.
Ключевые слова: люминесценция, тушение люминесценции, лазерная генерация, молекулярный сенсор, аналит, нитросоединения
Поступила в редакцию: 25.11.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:3, 206–210
Образец цитирования: Ш. Т. Бердыбаева, Е. Н. Тельминов, Т. А. Солодова, Е. Н. Никонова, Л. Г. Самсонова, Т. Н. Копылова, “Спонтанное и вынужденное излучения полимерных тонкопленочных структур в присутствии паров нитротолуола”, Квантовая электроника, 51:3 (2021), 206–210 [Quantum Electron., 51:3 (2021), 206–210]

Скачать (pdf)