Генерация рентгеновского излучения и ускорение заряженных частиц при воздействии мощного фемтосекундного лазерного импульса на массив микро- и наностолбиков

К. А. Иванов, И. М. Мордвинцев, Ю. В. Каргина, С. А. Шуляпов, И. Н. Цымбалов, И. В. Божьев, Р. В. Волков, В. Ю. Тимошенко, А. Б. Савельев

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
  • Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет
  • Центр квантовых технологий МГУ им. М. В. Ломоносова
Аннотация: Исследовано влияние масштаба столбиков на структурированной поверхности кремниевой мишени на параметры плазмы, формируемой при воздействии на мишень высококонтрастного фемтосекундного лазерного импульса с интенсивностью 2 × 1018 Вт/см2. Показано, что облучение мишени со столбиками субволнового размера (~100 нм в диаметре) обеспечивает значительный (до 250 кэВ) прирост температуры горячих электронов плазмы и их числа по сравнению с получаемыми в случае плоской мишени. Обнаружено, что при этом выход жесткого рентгеновского излучения увеличивается в несколько раз. Наблюдаемый эффект может быть связан с повышенным поглощением и движением частиц в сложном поле вблизи плазменных неоднородностей. Продемонстрировано, что наличие столбиков с характерным размером ~1 мкм способствуют росту эффективности генерации многозарядных ионов кремния. Полученный результат, по-видимому, связан с проникновением излучения между столбиками и со столкновительной ионизацией частиц по мере их пролета в вакуум из более глубоких слоев мишени.
Ключевые слова: релятивистская лазерная плазма, микростолбики, наностолбики, ускорение электронов, рентгеновское излучение, быстрые ионы.
Поступила в редакцию: 16.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 536–543
Образец цитирования: К. А. Иванов, И. М. Мордвинцев, Ю. В. Каргина, С. А. Шуляпов, И. Н. Цымбалов, И. В. Божьев, Р. В. Волков, В. Ю. Тимошенко, А. Б. Савельев, “Генерация рентгеновского излучения и ускорение заряженных частиц при воздействии мощного фемтосекундного лазерного импульса на массив микро- и наностолбиков”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 536–543 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 536–543]

Динамика биполяризационного Nd : YAG-лазера с частично поляризованным излучением накачки

П. А. Хандохин

  • Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Предложена модель биполяризационного Nd : YAG-лазера с частично поляризованным излучением накачки, обеспечивающим конкурентное усиление поляризационных мод. Предсказан новый вид неустойчивости, аналогичной той, что была впервые обнаружена в работе [1]. Обсуждается возможность экспериментальной проверки предсказаний.
Ключевые слова: лазер, поляризационная мода, наведенная анизотропия усиления, релаксационные колебания.
Поступила в редакцию: 29.12.2020
Исправленный вариант: 07.04.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 533–535
Образец цитирования: П. А. Хандохин, “Динамика биполяризационного Nd : YAG-лазера с частично поляризованным излучением накачки”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 533–535 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 533–535]

Влияние наведенных потерь на спектральную зависимость эффективности генерации родамина 6Ж при микросекундной когерентной накачке

В. В. Тарковский, С. С. Ануфрик, В. Ю. Курстак

  • Гродненский государственный университет им. Янки Купалы
Аннотация: Установлено влияние наведенных накачкой потерь в активной среде лазера на растворе родамина 6Ж на спектральную зависимость эффективности (КПД) генерации при когерентной накачке излучением микросекундной длительности. Теоретически и экспериментально показано, что основой индуцированных накачкой потерь является нелинейная рефракция и термооптические неоднородности активной среды, формирующие отрицательную тепловую линзу, дефокусирующее действие которой снижает эффективность генерации лазера. Показано, что наведенное поглощение излучения в канале возбужденных синглетных и триплетных уровней молекул красителя не вносит заметного вклада в изменение эффективности генерации. Тепловые потери, индуцируемые излучением накачки в максимуме полосы поглощения родамина 6Ж, проявляются в большей степени при значительном превышении пороговой плотности излучения накачки (γ ≥ 5). Установлено, что достижение максимального КПД генерации лазеров на красителях при микросекундной когерентной накачке возможно только при оптимальном подборе длины волны излучения.
Ключевые слова: лазер, краситель, родамин 6Ж, спектральная эффективность генерации, микросекундная когерентная накачка, поглощение в канале возбужденных синглетных и триплетных уровней, нелинейная рефракция, тепловые неоднородности, отрицательная тепловая линза.
Поступила в редакцию: 04.09.2020
Исправленный вариант: 05.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 525–532
Образец цитирования: В. В. Тарковский, С. С. Ануфрик, В. Ю. Курстак, “Влияние наведенных потерь на спектральную зависимость эффективности генерации родамина 6Ж при микросекундной когерентной накачке”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 525–532 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 525–532]

Влияние параметров насыщающихся поглотителей на режимы генерации гантелевидного тулиевого волоконного лазера

А. Д. Зверев, В. А. Камынин, А. И. Трикшев, Е. Ю. Ковтун, Н. Р. Арутюнян, А. А. Мастин, П. А. Рябочкина, Е. Д. Образцова, В. Б. Цветков

  • Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • Сколковский институт науки и технологий, г. Москва
  • Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, институт физики и химии, г. Саранск
Аннотация: Исследовано влияние параметров насыщающегося поглотителя на режимы генерации гантелевидного тулиевого волоконного лазера. В качестве насыщающихся поглотителей использовались полимерные пленки с нанотрубками, характеризующиеся различными коэффициентами пропускания в насыщенном и ненасыщенном состояниях. Продемонстрирована работа лазеров с поглотителями различных конфигураций для получения стабильных режимов модуляции добротности и синхронизации мод в спектральном диапазоне 1930–1960 нм. В моноимпульсном режиме синхронизации мод генерации средняя мощность выходного излучения составила 3.5 мВт при частоте следования импульсов 8.4 МГц и длительности импульса 1.08 пс.
Ключевые слова: тулий, волоконный лазер, пассивная синхронизация мод, одностенные углеродные нанотрубки.
Поступила в редакцию: 19.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 518–524
Образец цитирования: А. Д. Зверев, В. А. Камынин, А. И. Трикшев, Е. Ю. Ковтун, Н. Р. Арутюнян, А. А. Мастин, П. А. Рябочкина, Е. Д. Образцова, В. Б. Цветков, “Влияние параметров насыщающихся поглотителей на режимы генерации гантелевидного тулиевого волоконного лазера”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 518–524 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 518–524]

Уширение уровней энергии ридберговских состояний с малыми орбитальными моментами в ионах группы IIb термоизлучением окружающей среды

И. Л. Глухов, А. А. Каменский, В. Д. Овсянников

  • Воронежский государственный университет
Аннотация: Представлен вывод простых аналитических выражений для расчетов индуцируемых излучением черного тела (ИЧТ) ширин ридберговских состояний с малыми орбитальными моментами в ионах Zn+, Cd+, Hg+ группы IIb периодической системы элементов при температурах окружающей среды от 100 до 3000 K. Рассчитаны вероятности радиационных переходов из возбужденных nS-, nP-, nD- и nF-состояний во все дипольно-доступные состояния ионов. При расчетах амплитуд связанно-связанных переходов использованы волновые функции метода квантового дефекта (МКД) для начального и конечного состояний ридберговского электрона. Определены зависимости вероятностей индуцированных распадов и возбуждений от температуры ИЧТ, главного и орбитального квантовых чисел ридберговского иона. Получены аналитические выражения для численных оценок вкладов вероятностей термоиндуцированных распадов и возбуждений в ширину ридберговского энергетического уровня. Рассчитаны численные значения коэффициентов интерполяционных полиномов, представляющих асимптотические разложения по степеням главного квантового числа n для относительных вероятностей распадов и возбуждений ридберговских состояний с большими значениями n и малыми орбитальными моментами l = 0, 1, 2, 3.
Ключевые слова: атом, ион, группа IIb, ридберговские состояния, излучение черного тела, вероятность распада, возбуждения, метод квантового дефекта
Поступила в редакцию: 29.03.2021
Исправленный вариант: 22.04.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 511–517
Образец цитирования: И. Л. Глухов, А. А. Каменский, В. Д. Овсянников, “Уширение уровней энергии ридберговских состояний с малыми орбитальными моментами в ионах группы IIb термоизлучением окружающей среды”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 511–517 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 511–517]

Итеративная квантовая оценка фазы с использованием квантового процессора IBM

Н. А. Журавлев, И. И. Бетеров

  • Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
  • Новосибирский государственный технический университет
Аннотация: С помощью двух кубитов квантового процессора IBM реализован элементарный алгоритм квантовой оценки фазы, основанный на модифицированной схеме Китаева. Этот алгоритм включает в себя адиабатическое приготовление начального состояния, контролируемый фазовый сдвиг с учетом результатов предыдущих измерений состояний кубита, а также однократное измерение квантового состояния кубита для получения каждого значащего бита измеряемой фазы. Для нахождения корректной последовательности битов применялась классическая коррекция ошибок, что позволило устранить влияние ограниченной точности двухкубитовых вентилей.
Ключевые слова: квантовый процессор, квантовая оценка фазы, модифицированная схема Китаева, двухкубитовый вентиль.
Поступила в редакцию: 19.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 506–510
Образец цитирования: Н. А. Журавлев, И. И. Бетеров, “Итеративная квантовая оценка фазы с использованием квантового процессора IBM”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 506–510 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 506–510]

Квантовый перенос в одномерной вихревой ромбической решетке

П. С. Мураев, А. Р. Коловский

  • Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН, г. Красноярск
  • Сибирский федеральный университет, г. Красноярск

Аннотация: Проанализирован стационарный ток бозонных частиц в вихревой ромбической решетке, соединяющей два резервуара с частицами. Показано, что при исчезающе малом взаимодействии частиц ток этих частиц монотонно убывает по мере увеличения магнитного потока и обращается точно в нуль при фазе Пайерлса, равной π. Отличие силы взаимодействия от нуля модифицирует эту зависимость, и при умеренной ее величине было обнаружено, что ток частиц не зависит от величины магнитного потока.

Поступила в редакцию: 16.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 502–505
Образец цитирования: П. С. Мураев, А. Р. Коловский, “Квантовый перенос в одномерной вихревой ромбической решетке”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 502–505 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 502–505]

Обобщенные рамсеевские методы подавления полевых сдвигов в атомных часах на основе эффекта когерентного пленения населенностей

Д. В. Коваленко, М. Ю. Басалаев, В. И. Юдин, Т. Занон-Виллет, А. В. Тайченачев

  • Новосибирский государственный университет
  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный технический университет
  • Sorbonne Université, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, LERMA, F-75005, Paris, France
Аннотация: Исследуется возможность подавления полевых сдвигов в рамсеевской спектроскопии когерентного пленения населенностей (КПН) методами обобщенной автобалансной рамсеевской спектроскопии (ОАБРС) и комбинированного сигнала ошибки (КСО). Рассмотрено возбуждение когерентным бихроматическим полем КПН-резонансов в открытой Λ-системе c «ловушечным» состоянием. На основании проведенного строгого математического доказательства и численных расчетов показано, что использование данных методов приводит к полному подавлению полевого сдвига и его флуктуаций. Реализация методов ОАБРС и КСО в КПН-часах позволит значительно повысить их точность и долговременную стабильность. Указанные методы также могут быть применимы в атомных КПН-магнитометрах и интерферометрах.
Ключевые слова: рамсеевская спектроскопия, резонансы когерентного пленения населенностей, полевые сдвиги, атомные часы и магнитометры.
Поступила в редакцию: 16.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 495–501
Образец цитирования: Д. В. Коваленко, М. Ю. Басалаев, В. И. Юдин, Т. Занон-Виллет, А. В. Тайченачев, “Обобщенные рамсеевские методы подавления полевых сдвигов в атомных часах на основе эффекта когерентного пленения населенностей”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 495–501 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 495–501]

Потери атомов из околорезонансной полой дипольной ловушки

В. А. Виноградов, К. А. Карпов, А. В. Турлапов

  • ООО «Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий», Москва, Сколково
  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород
  • Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Московская облаcть, г. Долгопрудный
Аннотация: Измерено время жизни газа атомов 6Li в большой полой оптической дипольной ловушке, образованной излучением с частотой, отстроенной вверх от резонанса на 4 или 2 ГГц. Ловушка имеет форму тонкостенного цилиндра с плоскими основаниями и объём ~1 мм3. Основным механизмом потерь атомов является нагрев из-за рэлеевского рассеяния. Влияние столкновений атомов с фоновым газом и друг с другом на измеренное время жизни пренебрежимо мало.
Ключевые слова: лазерное пленение и охлаждение, дипольная сила, время жизни атомов в дипольных ловушках
Поступила в редакцию: 04.03.2021
Исправленный вариант: 26.04.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 490–494
Образец цитирования: В. А. Виноградов, К. А. Карпов, А. В. Турлапов, “Потери атомов из околорезонансной полой дипольной ловушки”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 490–494 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 490–494]

Анализ неопределенностей стандарта частоты на холодных атомах иттербия с использованием операционных параметров оптической решетки

А. В. Семенко, Г. С. Белотелов, Д. В. Сутырин, С. Н. Слюсарев, В. И. Юдин, А. В. Тайченачев, В. Д. Овсянников, В. Г. Пальчиков

  • ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений», п. Менделеево, Московская обл.
  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
  • Воронежский государственный университет
  • Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва
Аннотация: Определено влияние параметров лазерного поля оптической решетки стандарта частоты на холодных атомах иттербия (поляризация, интенсивность, длина волны) на систематическую погрешность прецизионных измерений частоты часового перехода. Детально исследованы спектр и поляризация лазерного поля решетки непосредственно в пространственной области взаимодействия холодных атомов иттербия с лазерным полем. В рамках дипольного приближения проведены оценки штарковского сдвига часового перехода в окрестности магической длины волны излучения лазера в зависимости от экспериментально измеренной интенсивности лазерного поля. Эти оценки использованы для расчета неисключенной систематической погрешности светового сдвига частоты излучения лазера, формирующего оптическую решетку.
Ключевые слова: стандарт частоты на холодных атомах иттербия, мобильный стандарт частоты, магическая интенсивность, магическая поляризация, магическая длина волны, световой сдвиг
Поступила в редакцию: 18.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 484–489
Образец цитирования: А. В. Семенко, Г. С. Белотелов, Д. В. Сутырин, С. Н. Слюсарев, В. И. Юдин, А. В. Тайченачев, В. Д. Овсянников, В. Г. Пальчиков, “Анализ неопределенностей стандарта частоты на холодных атомах иттербия с использованием операционных параметров оптической решетки”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 484–489 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 484–489]