Высокоэффективная генерация гармоник в политиофене

Н. Т. Васенин, А. В. Иваненко, В. М. Клементьев, Л. В. Кулик, Д. А. Невоструев, Б. Н. Нюшков, С. И. Трашкеев, М. Н. Хомяков

  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
  • Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный технический университет
Аннотация: Сообщается о наблюдении высокоэффективной генерации гармоник в полупроводниковом полимере RR-P3HT (regioregular poly (3-hexylthiophene)), проявляющем высокую нелинейную восприимчивость (χ(2) > 10-6 м/В) при накачке импульсным излучением волоконного лазера. Эффективность генерации гармоник в RR-P3HT оказывается сравнимой или выше, чем у жидких кристаллов, которые использовались в опорных экспериментах для оценки восприимчивости (квадратичная восприимчивость нематического жидкого кристалла, НЖК 1289, χ(2) ≈ 2 × 10-6 м/В). Генерация в политиофене со случайной структурой RRa-P3HT (regiorandom poly (3-hexylthiophene)) при тех же мощностях излучения накачки не наблюдалась. Экспериментально продемонстрировано, что условием для получения генерации второй и третьей гармоник в полимерной среде наряду с высокой плотностью мощности накачивающего излучения является наличие высокого градиента плотности мощности (более 1013 Вт/м3). Предварительный теоретический анализ позволяет предположить, что в нелинейное преобразование излучения в полупроводниковых полимерных средах существенный вклад может вносить квадрупольный механизм, являющийся следствием регулярности структуры RRP3HT в тонком слое, прилегающем к стенке.
Ключевые слова: нелинейная оптика, генерация гармоник, политиофен, жидкие кристаллы
Поступила в редакцию: 17.12.2020
Исправленный вариант: 04.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:5, 437–445
Образец цитирования: Н. Т. Васенин, А. В. Иваненко, В. М. Клементьев, Л. В. Кулик, Д. А. Невоструев, Б. Н. Нюшков, С. И. Трашкеев, М. Н. Хомяков, “Высокоэффективная генерация гармоник в политиофене”, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 437–445 [Quantum Electron., 51:5 (2021), 437–445]

Повышение временного контраста и мощности фемтосекундных лазерных импульсов с помощью оптического клина с кубической нелинейностью

Е. А. Хазанов

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Предложен метод увеличения временного контраста фемтосекундных лазерных импульсов при их нелинейной компрессии с помощью уширения спектра из-за фазовой самомодуляции и последующего отражения от чирпирующих зеркал. Контраст увеличивается в результате того, что излучение пьедестала блокируется прямоугольным экраном, расположенным в фокальной плоскости однократного телескопа, а основной импульс «обходит» экран, т.к. клин, находящийся перед телескопом, отклоняет его на больший угол благодаря кубической нелинейности.
Ключевые слова: временной контраст, сверхмощные лазеры, кубическая нелинейность.
Поступила в редакцию: 08.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:5, 433–436
Образец цитирования: Е. А. Хазанов, “Повышение временного контраста и мощности фемтосекундных лазерных импульсов с помощью оптического клина с кубической нелинейностью”, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 433–436 [Quantum Electron., 51:5 (2021), 433–436]

Генерация последовательностей высокочастотных импульсов в волокне с убывающей по длине дисперсией. Использование экспериментальных результатов для метрологии неоднородных по длине волокон

И. С. Паняев, Д. А. Столяров, А. А. Сысолятин, И. О. Золотовский, Д. А. Коробко

  • Ульяновский государственный университет
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
Аннотация: Представлено описание экспериментов по генерации последовательностей импульсов, получаемых из исходно модулированного непрерывного излучения, в волоконном световоде со снижающейся по длине волокна аномальной дисперсией. Получены стабильные контрастные последовательности субпикосекундных импульсов с частотой следования в диапазоне 100–300 ГГц и зафиксирована генерация гребенчатого спектра шириной до 80 нм по уровню –20 дБ. На основе сравнения экспериментальных результатов с численным моделированием предложен способ восстановления неизвестного дисперсионного профиля неоднородного по длине волокна.
Ключевые слова: волоконный световод, аномальная дисперсия, последовательность высокочастотных импульсов, частота следования до 300 ГГц.
Поступила в редакцию: 02.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:5, 427–432
Образец цитирования: И. С. Паняев, Д. А. Столяров, А. А. Сысолятин, И. О. Золотовский, Д. А. Коробко, “Генерация последовательностей высокочастотных импульсов в волокне с убывающей по длине дисперсией. Использование экспериментальных результатов для метрологии неоднородных по длине волокон”, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 427–432 [Quantum Electron., 51:5 (2021), 427–432]

Диодный лазер, генерирующий импульсы длительностью 3 нс, для лидара с высоким пространственным разрешением

С. М. Першин, М. Я. Гришин, В. А. Завозин, В. С. Макаров, В. Н. Леднёв, А. Н. Фёдоров, А. В. Мясников, А. В. Тюрин

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • Институт космических исследований РАН, г. Москва
  • Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга МГУ
Аннотация: Получена генерация импульса излучения длительностью 3 нс полупроводникового AlGaAs-лазера (907 нм, 0.2 мкДж), плотность энергии которого не превышает 1 мкДж·см-2 и безопасна для глаз при лидарном зондировании. Лазер составлен из трёх диодов в стековой сборке и размещён в пластиковом корпусе. Внешний генератор токовой накачки на дискретных элементах с ключом на биполярном транзисторе FMMT417 собран на печатной плате вместе с лазером. Лидар на основе этого лазера и полупроводникового однофотонного приёмника обеспечивал мониторинг аэрозолей с пространственным разрешением 10 см в тоннеле Баксанской нейтринной обсерватории над очагом вулкана Эльбрус. Впервые зарегистрирован трёхкратный скачок выноса аэрозолей неизвестной пока природы. Отсутствие следов возмущения деформации коры Земли в сигнале лазерного интерферометра с разрешающей способностью 1.6 × 10-11 м указывает на высокую чувствительность лидара как датчика для мониторинга геодинамических процессов.
Ключевые слова: диодный лазер, лидар, магматические газы, деформация земной коры, мониторинг геофизических процессов
Поступила в редакцию: 26.02.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:5, 423–426
Образец цитирования: С. М. Першин, М. Я. Гришин, В. А. Завозин, В. С. Макаров, В. Н. Леднёв, А. Н. Фёдоров, А. В. Мясников, А. В. Тюрин, “Диодный лазер, генерирующий импульсы длительностью 3 нс, для лидара с высоким пространственным разрешением”, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 423–426 [Quantum Electron., 51:5 (2021), 423–426]

Стабильная генерация лазера на керамике Ho : Y2O3 с резонансной накачкой (λ = 2117 нм) в режиме модуляции добротности и синхронизации мод

Яцзе Шэнь, Энхао Ли, Цзюнь Ван, Динюань Тан, Дэюань Шэнь

  • Jiangsu Key Laboratory of Advanced Laser Materials and Devices, Jiangsu Normal University, China
  • Jiangsu Collaborative Innovation Center of Advanced Laser Technology and Emerging Industry, Xuzhou, China
Аннотация: Сообщается о стабильной генерации на длине волны 2117 нм лазера на керамике Ho : Y2O3 с резонансной накачкой в режиме синхронизации мод и модуляции добротности с использованием насыщаемого поглотителя на основе InGaAs/GaAs. Средняя выходная мощность лазера составила 330 мВт при поглощенной мощности накачки 2.7 Вт. Стабильные импульсы синхронизации мод с частотой следования 98.9 МГц и 100%-ной глубиной модуляции группировались в цуг импульсов, возникающих за счет модуляции добротности; огибающие импульса цуга имели длительность ~1.7 мкс. Длительность импульсов синхронизации мод по оценке не превышала 1.5 нс.
Ключевые слова: синхронизация мод с модуляцией добротности, средний инфракрасный диапазон, лазерная керамика, Но : Y2O3, импульсный лазер.
Поступила в редакцию: 30.01.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:5, 419–422
Образец цитирования: Яцзе Шэнь, Энхао Ли, Цзюнь Ван, Динюань Тан, Дэюань Шэнь, “Стабильная генерация лазера на керамике Ho : Y2O3 с резонансной накачкой (λ = 2117 нм) в режиме модуляции добротности и синхронизации мод”, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 419–422 [Quantum Electron., 51:5 (2021), 419–422]

Лазерная генерация излучения ближнего ИК диапазона на парах цезия

А. А. Бабин, М. В. Волков, С. Г. Гаранин, С. А. Ковалдов, А. В. Копалкин, С. Н. Куликов, С. Н. Носов, Ф. А. Стариков, А. В. Страхов, В. В. Феоктистов, В. А. Шотниев

  • ФГУП «Российский федеральный ядерный центр – ВНИИЭФ», г. Саров Нижегородской обл.
Аннотация: Получена резонаторная генерация в парах цезия на λ ~3 мкм (переходы 7Р3/2 → 7S1/2 и 7Р1/2 → 7S1/2). Продольная накачка осуществлялась излучением второй гармоники параметрического генератора, накачиваемого излучением второй гармоники лазера на гранате, легированного ионами Nd3+. Длина волны излучения накачки соответствовала переходам 6S1/2 → 7Р3/2 и 6S1/2 → 7Р1/2 атомов цезия. Ширина спектра излучения накачки равнялась 12 см-1, энергия в импульсе – 10 мДж, частота следования импульсов – 10 Гц. При температуре кюветы с парами 155 °С энергия ИК импульса генерации составила 100 мкДж. Эффективность преобразования энергии накачки в энергию излучения с λ ~3 мкм была равна ~1.5%.
Ключевые слова: лазер на парах цезия, ближний ИК диапазон, продольная накачка.
Поступила в редакцию: 25.02.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:5, 415–418
Образец цитирования: А. А. Бабин, М. В. Волков, С. Г. Гаранин, С. А. Ковалдов, А. В. Копалкин, С. Н. Куликов, С. Н. Носов, Ф. А. Стариков, А. В. Страхов, В. В. Феоктистов, В. А. Шотниев, “Лазерная генерация излучения ближнего ИК диапазона на парах цезия”, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 415–418 [Quantum Electron., 51:5 (2021), 415–418]

Анализ применимости классических вероятностных параметров алгоритма Монте-Карло для задач переноса света в мутных биологических средах с непрерывным поглощением и дискретным рассеянием

А. П. Тарасов, С. Першеев, Д. А. Рогаткин

  • Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М. Ф. Владимирского
  • Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника» РАН, г. Москва
  • School of Physics and Astronomy, University of St. Andrews, UK
Аннотация: Моделирование распространения света статистическим методом Монте-Карло (МК) широко используется во многих областях, особенно в астрофизике, атмосферной оптике, оптике океанов и ядерной медицине. В оптике биотканей с помощью метода МК моделируется световой поток внутри биоткани и на ее поверхности, формируемый во время проведения различных медицинских процедур – лечебных или диагностических. В подобных вычислениях метод МК принято считать эталонным, гарантирующим получение сколь угодно большой точности при увеличении числа «фотонов». Между тем можно показать, что это не всегда так. В данной статье в методическом плане рассматриваются идеализированные одномерные задачи теории переноса для мутной среды с непрерывными поглощением и рассеянием и мутной среды с дискретными рассеивателями внутри непрерывно поглощающей среды. Представлены их точные аналитические решения, которые сравниваются с результатами статистического моделирования методом МК. Установлено, что применение классических вероятностных параметров для среды с непрерывными поглощением и рассеянием в алгоритме МК приводит к систематической методической погрешности в определении значений потоков излучения для биологических сред с дискретным рассеянием, вплоть до 10 % для потоков на границе в некоторых случаях. Обсуждаются причины возникновения погрешности и показано, как нужно модифицировать вероятностные параметры алгоритма МК для ее устранения.
Ключевые слова: распространение света, мутная среда, биологическая ткань, теория переноса, метод Монте-Карло, коэффициент рассеяния, коэффициент поглощения, альбедо.
Поступила в редакцию: 16.02.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:5, 408–414
Образец цитирования: А. П. Тарасов, С. Першеев, Д. А. Рогаткин, “Анализ применимости классических вероятностных параметров алгоритма Монте-Карло для задач переноса света в мутных биологических средах с непрерывным поглощением и дискретным рассеянием”, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 408–414 [Quantum Electron., 51:5 (2021), 408–414]

Реконструкция распределения концентрации флуорофора в диффузионной флуоресцентной томографии на основе регуляризации Тихонова и условия неотрицательности

И. И. Фикс, И. В. Турчин

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Для решения обратной задачи диффузионной флуоресцентной томографии (ДФТ) – восстановления пространственного распределения флуорофора в биологических тканях – предложено использовать метод, основанный на тихоновской регуляризации и использовании условия неотрицательности восстанавливаемых компонент вектора решения (ТРНК). В модельных экспериментах на фантоме биоткани показано, что метод ТРНК позволяет точнее восстанавливать распределение концентрации флуорофора, а также является более устойчивым по сравнению с известными алгоритмами, применяемыми в ДФТ, такими как ART, SMART, NNLS и др.
Ключевые слова: диффузионная флуоресцентная томография, регуляризация Тихонова, условие неотрицательности вектора решения, флуоресцентный молекулярный имиджинг
Поступила в редакцию: 26.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:5, 400–407
Образец цитирования: И. И. Фикс, И. В. Турчин, “Реконструкция распределения концентрации флуорофора в диффузионной флуоресцентной томографии на основе регуляризации Тихонова и условия неотрицательности”, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 400–407 [Quantum Electron., 51:5 (2021), 400–407]

Масс-спектрометрия летучих органических соединений при ионизации излучением лазерной плазмы

А. Б. Бухарина, А. В. Пенто, Я. О. Симановский, С. М. Никифоров

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
Аннотация: Жесткое УФ излучение лазерно-индуцированной плазмы было использовано для ионизации летучих органических соединений (ЛОС), выделяемых живыми организмами, при их масс-спектрометрическом анализе при атмосферном давлении и без пробоподготовки. Показано, что вероятность ионизации органических соединений с различными потенциалами ионизации и энергией сродства к протону при атмосферном давлении в потоке аргона слабо зависит от параметров соединения и может составлять 3.6 × 10-5 – 1.4 × 10-4. Получены спектры ЛОС биологических жидкостей мыши и человека без пробоподготовки при комнатной температуре образца. Продемонстрирована возможность использования предложенного метода для диагностики патологических изменений организма.
Ключевые слова: масс-спектрометрия, лазерная плазма, летучие органические соединения.
Поступила в редакцию: 01.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:5, 393–399
Образец цитирования: А. Б. Бухарина, А. В. Пенто, Я. О. Симановский, С. М. Никифоров, “Масс-спектрометрия летучих органических соединений при ионизации излучением лазерной плазмы”, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 393–399 [Quantum Electron., 51:5 (2021), 393–399]

Возможности анализа состава выдыхаемого воздуха c помощью рамановской спектроскопии

Д. В. Петров, И. И. Матросов, М. А. Костенко

  • Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, г. Томск
  • Томский государственный университет
Аннотация: Разработан рамановский спектрометр газовых сред, имеющий предельную чувствительность на уровне 100 ppb. Проведенная экспериментальная апробация на образцах выдыхаемого воздуха людей, не имеющих заболеваний, подтвердила возможность контроля содержания ряда углеводородных соединений и 13CO2. Намечены пути дальнейшего развития данного аналитического метода.
Ключевые слова: рамановская спектроскопия, газоанализ, выдыхаемый воздух, диагностика заболеваний.
Поступила в редакцию: 26.02.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:5, 389–392
Образец цитирования: Д. В. Петров, И. И. Матросов, М. А. Костенко, “Возможности анализа состава выдыхаемого воздуха c помощью рамановской спектроскопии”, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 389–392 [Quantum Electron., 51:5 (2021), 389–392]