Исследование перехода на длине волны 506 нм, предназначенного для глубокого охлаждения атомов тулия

Д. И. Проворченко, Д. О. Трегубов, Д. А. Мишин, А. А. Головизин, Е. С. Фёдорова, К. Ю. Хабарова, В. Н. Сорокин, Н. Н. Колачевский

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
  • Российский Квантовый Центр, Москва, Сколково
Аннотация: Предложена схема третьей стадии лазерного охлаждения атомов тулия на длине волны 506.2 нм и описана система стабилизации частоты лазерного излучения, обеспечивающая требуемые характеристики. В магнитооптической ловушке с использованием созданной лазерной установки зарегистрирован переход |4f13(2Fo)6s2, J = 7/2〉 → |4f13 (2Fo7/2) 6s6p, J = 9/2〉 на длине волны 506.2 нм. Измерена величина сверхтонкого расщепления верхнего уровня перехода и описано первое наблюдение эффекта одномерного охлаждения на этой длине волны.
Ключевые слова: спектроскопия, сверхтонкое расщепление, оптические часы, лазерное охлаждение, ультрахолодные атомы, тулий.
Поступила в редакцию: 12.03.2021
Исправленный вариант: 12.04.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 479–483
Образец цитирования: Д. И. Проворченко, Д. О. Трегубов, Д. А. Мишин, А. А. Головизин, Е. С. Фёдорова, К. Ю. Хабарова, В. Н. Сорокин, Н. Н. Колачевский, “Исследование перехода на длине волны 506 нм, предназначенного для глубокого охлаждения атомов тулия”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 479–483 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 479–483]

Оптический стандарт частоты на одиночном ионе иттербия -171

С. В. Чепуров, Н. А. Павлов, А. А. Луговой, С. Н. Багаев, А. В. Тайченачев

  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
Аннотация: Представлены результаты текущих исследований по созданию оптического стандарта частоты на основе квадрупольного перехода одиночного иона иттербия-171. Осуществлена одновременная стабилизация частоты зондирующего лазера по пику пропускания опорного эталона Фабри–Перо и частоте центрального резонанса квадрупольного перехода иона, ширина которого составляет 30 Гц. На основе экспериментально полученных спектральных характеристик зондирующего лазера и оптического репера показано, что суточная нестабильность 171Yb+-стандарта составляет ~10-17.
Ключевые слова: квадрупольная ловушка, лазерное охлаждение, спектроскопия, стабилизация частоты, оптический стандарт частоты
Поступила в редакцию: 16.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 473–478
Образец цитирования: С. В. Чепуров, Н. А. Павлов, А. А. Луговой, С. Н. Багаев, А. В. Тайченачев, “Оптический стандарт частоты на одиночном ионе иттербия-171”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 473–478 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 473–478]

Реализация однокубитовых квантовых операций с индивидуальной адресацией двух атомов рубидия в двух оптических дипольных ловушках

И. И. Бетеров, Е. А. Якшина, Д. Б. Третьяков, В. М. Энтин, Н. В. Альянова, К. Ю. Митянин, А. М. Фарук, И. И. Рябцев

  • Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
  • Новосибирский государственный технический университет
  • Department of Mathematics, Faculty of Science, Al-Azhar University, Egypt
Аннотация: Представлены результаты экспериментов по реализации индивидуально адресуемых однокубитовых квантовых операций на СВЧ переходе с двумя атомами 87Rb в двух оптических дипольных ловушках. Адресация осуществлялась с помощью дополнительного сфокусированного лазерного излучения, вызывающего дифференциальный световой сдвиг частоты СВЧ перехода. В отсутствие адресации в каждом из атомов получены осцилляции Раби на часовом СВЧ переходе 5S1/2(F = 2, mF = 0) → 5S1/2(F = 1, mF = 0) между двумя рабочими уровнями кубитов с частотой до 5.1 кГц, контрастом до 98% и временем когерентности до 4 мс. При включении адресации вероятность СВЧ перехода в адресуемом атоме подавлялась до среднего значения менее 5%. Осцилляции Раби, оставшиеся в другом атоме, имели прежний контраст и соответствовали реализации индивидуально адресуемых базовых однокубитовых квантовых операций (вентиля Адамара и вентиля NOT) из различных начальных состояний кубита со средней точностью 92% ± 3%. После перенормировки этой точности на погрешность приготовления и измерения квантовых состояний кубитов получена оценка для точности отдельных вращений кубитов в 97% ± 3%.
Ключевые слова: одиночные атомы, оптические ловушки, однокубитовые операции
Поступила в редакцию: 17.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 464–472
Образец цитирования: И. И. Бетеров, Е. А. Якшина, Д. Б. Третьяков, В. М. Энтин, Н. В. Альянова, К. Ю. Митянин, А. М. Фарук, И. И. Рябцев, “Реализация однокубитовых квантовых операций с индивидуальной адресацией двух атомов рубидия в двух оптических дипольных ловушках”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 464–472 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 464–472]

Физика ультрахолодных атомов в России: актуальные исследования

И. И. Рябцев, Н. Н. Колачевский, А. В. Тайченачев

  • Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
  • Московский физико-технический институт (государственный университет), г. Долгопрудный, Московская обл.
  • Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
Аннотация: Квантовые технологии являются одним из наиболее приоритетных направлений исследований 20-х годов нашего века. Правительством России поддержан широкий спектр работ по направлениям дорожных карт «Квантовые вычисления», «Квантовые коммуникации» и «Квантовые сенсоры», нацеленных как на сокращение отставания от мировых лидеров, так и на достижение новых рубежей в области фундаментальной и прикладной физики. При этом квантовые технологии уже сейчас глубоко проникли в повседневную жизнь.
Поступила в редакцию: 03.05.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 463
Образец цитирования: И. И. Рябцев, Н. Н. Колачевский, А. В. Тайченачев, “Физика ультрахолодных атомов в России: актуальные исследования”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 463 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 463]

Переходные процессы и перекрестные помехи в висмутовом оптическом усилителе для О-диапазона

С. В. Алышев, А. В. Харахордин, А. М. Хегай, Я. Ж. Ососков, А. С. Вахрушев, Е. Г. Фирстова, К. Е. Рюмкин, М. А. Мелькумов, А. С. Лобанов, А. Н. Гурьянов, С. В. Фирстов

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва
  • Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Сообщается о переходных процессах и перекрестных помехах (кросс-модуляция) в оптическом усилителе на основе фосфоросиликатного волоконного световода, легированного висмутом и предназначенного для O-диапазона (1260–1360 нм). Экспериментально определены времена, которые характеризуют динамические параметры изучаемого усилителя, накачиваемого излучением на длине волны 1.23 мкм. Получены данные о влиянии частоты модуляции Ω в диапазоне 10 Гц – 1 МГц одного из каналов на интенсивность перекрестных помех в другом канале. Исходя из полученной зависимости и результатов численного расчета установлено, что перекрестные помехи в изучаемом висмутовом усилителе становятся несущественными на частотах модуляции Ω выше 100 кГц. Проведенные исследования показывают возможность практического применения висмутовых усилителей для О-диапазона в многоканальных высокоскоростных системах передачи данных.
Ключевые слова: висмут, усилитель, световод, О-диапазон, передача данных.
Поступила в редакцию: 30.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:7, 630–634
Образец цитирования: С. В. Алышев, А. В. Харахордин, А. М. Хегай, Я. Ж. Ососков, А. С. Вахрушев, Е. Г. Фирстова, К. Е. Рюмкин, М. А. Мелькумов, А. С. Лобанов, А. Н. Гурьянов, С. В. Фирстов, “Переходные процессы и перекрестные помехи в висмутовом оптическом усилителе для О-диапазона”, Квантовая электроника, 51:7 (2021), 630–634 [Quantum Electron., 51:7 (2021), 630–634]

Скачать (.pdf)

Излучение ксенона в спектральном диапазоне 120–800 нм при возбуждении диффузным и искровым разрядами

А. Н. Панченко, Д. В. Белоплотов, В. В. Кожевников, М. И. Ломаев, Д. А. Сорокин, В. Ф. Тарасенко

  • Институт сильноточной электроники СО РАН, г. Томск
Аннотация: Исследовано излучение ксенона в спектральном диапазоне 120–800 нм при возбуждении субнаносекундными импульсами напряжения. Возбуждение осуществлялось диффузным и искровым разрядами в неоднородном электрическом поле при давлении ксенона от 0.3 до 3 атм. Показано, что при возбуждении ксенона серией последовательных импульсов напряжения длительностью 0.7 нс, приходящих с интервалом 30 нс, интенсивность излучения второго континуума ко второму и последующим импульсам напряжения уменьшается, а в послесвечении первого – возрастает. Подтверждено, что в импульсном диффузном разряде второй континуум димеров ксенона, который используется для получения лазерного и спонтанного излучений в ВУФ области спектра, вносит наибольший вклад в энергию излучения. Установлено, что широкополосное излучение в видимой области спектра (λ > 400 нм) возникает при контрагировании разряда. Полученные результаты указывают на то, что из-за влияния динамического тока смещения на pin-диод в статьях В.И. Барышникова с соавторами, в которых при однородном разряде малой длительности излучение второго континуума ксенона не регистрировалось, была допущена ошибка при измерениях.
Ключевые слова: излучение ксенона, второй континуум, ВУФ диапазон, диффузный и искровой разряды.
Поступила в редакцию: 02.03.2021
Исправленный вариант: 08.04.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:7, 649–654
Образец цитирования: А. Н. Панченко, Д. В. Белоплотов, В. В. Кожевников, М. И. Ломаев, Д. А. Сорокин, В. Ф. Тарасенко, “Излучение ксенона в спектральном диапазоне 120–800 нм при возбуждении диффузным и искровым разрядами”, Квантовая электроника, 51:7 (2021), 649–654 [Quantum Electron., 51:7 (2021), 649–654]

Скачать (.pdf)

О возможности резонансного трехфотонного изотопно-селективного возбуждения излучением двух импульсных ИК лазеров колебательных состояний с v = 3 моды ν3 молекул UF6 в газодинамически охлажденном молекулярном потоке

Г. Н. Макаров

  • Институт спектроскопии РАН, г. Москва, г. Троицк

Аннотация: Рассмотрена возможность резонансного изотопно-селективного заселения состояний с v = 3 колебательной моды ν3 молекул UF6 в результате трехфотонного бихроматического возбуждения молекул ИК излучением двух импульсных CF4-лазеров и двух импульсных пара-H2-лазеров. Предложены конкретные схемы и анализируется возможность возбуждения молекул 238UF6 и 235UF6 в состояния с v = 3 колебательной моды ν3 двумя CF4-лазерами (или пара-H2-лазерами), генерирующими в области 16 мкм, на частотах, которые значительно (на ∼3.5 – 17 см−1) отстроены от полос линейного поглощения на частотах колебаний ν3 указанных молекул в газодинамически охлажденном молекулярном потоке. Однако сумма удвоенной частоты генерации первого лазера 2νL1 и частоты второго лазера νL2 (2νL1 + νL2) равна частоте перехода v = 0 → v = 3 колебательной моды ν3 молекул UF6. При совпадении во времени обоих лазерных импульсов реализуется возможность селективного возбуждения молекул UF6 из основного колебательного состояния с v = 0 в состояние с v = 3 колебательной моды ν3. Предложенные схемы возбуждения молекул UF6 в состояния с v = 3 сопоставляются с реализованными ранее схемами эффективного возбуждения состояний с v = 3 колебательной моды ν3 (F1) и с v = 2 колебательной моды ν3 (A1) молекул SF6 соответственно трех- и двухчастотным излучением импульсных CO2-лазеров.
Ключевые слова: атомы, молекулы, кластеры, уран, молекулярные и кластерные пучки, лазерная спектроскопия, индуцированные лазером селективные процессы в молекулах и кластерах, лазерное разделение изотопов, лазерная физика.
Поступила в редакцию: 26.04.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:7, 643–648

Образец цитирования: Г. Н. Макаров, “О возможности резонансного трехфотонного изотопно-селективного возбуждения излучением двух импульсных ИК лазеров колебательных состояний с v = 3 моды ν3 молекул UF6 в газодинамически охлажденном молекулярном потоке”, Квантовая электроника, 51:7 (2021), 643–648 [Quantum Electron., 51:7 (2021), 643–648]

Скачать (.pdf)

О возможности повышения эффективности лазерного реактивного двигателя за счёт присоединения массы газа ударных волн

В. В. Аполлонов, В. И. Богданов

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • ПАО «ОДК-Сатурн», Ярославская обл., г. Рыбинск
Аннотация: На базе результатов исследований реактивных энергодвигательных установок с пульсирующим рабочим процессом, тяга в которых значительно увеличивается за счёт присоединения массы газа, и анализа работы лазерного реактивного двигателя (ЛРД) рассмотрена возможность присутствия этого эффекта и в ЛРД. Выполнены расчётно-теоретические исследования тяговых характеристик пульсирующих реактивных двигателей с присоединением массы газа. Исследования эффекта присоединённой массы газа или продуктов абляции материала рефлектора в ЛРД перспективны для оптимизации газодинамических параметров, обеспечивающих реализацию максимальной тяговой эффективности такого двигателя.
Ключевые слова: газодинамический лазер, лазерный реактивный двигатель, присоединённая масса, резонатор-усилитель тяги, пульсирующий рабочий процесс.
Поступила в редакцию: 19.04.2021
Исправленный вариант: 20.05.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:7, 639–642
Образец цитирования: В. В. Аполлонов, В. И. Богданов, “О возможности повышения эффективности лазерного реактивного двигателя за счёт присоединения массы газа ударных волн”, Квантовая электроника, 51:7 (2021), 639–642 [Quantum Electron., 51:7 (2021), 639–642]

Скачать (.pdf)

Подавление нелинейных искажений в высокоскоростной многоканальной линии связи с переменной квадратичной компенсацией дисперсии

Е. Г. Шапиро, Д. А. Шапиро

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
Аннотация: Выполнено численное моделирование распространения коротких (25 пс) импульсов 8QAM-формата для двух поляризаций в девятиканальной линии связи с частотной полосой 80 ГГц. Показано, что использование импульсов с большим чирпом и компенсаторов различной величины дисперсии приводит к эффективному подавлению нелинейных искажений и существенно улучшает качество сигнала в многоканальной линии связи благодаря быстрому уширению импульсов.
Ключевые слова: волоконно-оптические линии связи, математическое моделирование, нелинейное уравнение Шредингера, спектральное уплотнение каналов, чирп
Поступила в редакцию: 20.04.2021
Исправленный вариант: 09.05.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:7, 635–638
Образец цитирования: Е. Г. Шапиро, Д. А. Шапиро, “Подавление нелинейных искажений в высокоскоростной многоканальной линии связи с переменной квадратичной компенсацией дисперсии”, Квантовая электроника, 51:7 (2021), 635–638 [Quantum Electron., 51:7 (2021), 635–638]

Скачать (.pdf)

Метод расчета положения оптической оси в лазерных резонаторах

Е. А. Полукеев, Ю. Ю. Брославец, А. А. Фомичев

  • Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Московская облаcть, г. Долгопрудный
  • ЗАО «Лазекс», Московская обл., г. Долгопрудный
Аннотация: Представлен метод расчета положения оптического контура в лазерных резонаторах с использованием приближения геометрической оптики. Выполнены расчеты отклонения положения оптической оси в четырехзеркальных непланарных кольцевых резонаторах при различных возмущениях резонатора. Рассмотрены различные типы лазерных резонаторов и проведена их классификация в соответствии с симметрией. Определены отклонения оптической оси в непланарном кольцевом резонаторе, обеспечивающем работу в режиме керровской синхронизации мод. Приведена формула, связывающая угол излома в четырехзеркальных резонаторах с углами падения излучения на зеркала.
Ключевые слова: оптический контур, непланарный резонатор, кольцевой резонатор, лазерный гироскоп, зеемановский лазерный гироскоп, лазер с керровской синхронизацией мод
Поступила в редакцию: 13.02.2021
Исправленный вариант: 16.05.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:7, 623–629
Образец цитирования: Е. А. Полукеев, Ю. Ю. Брославец, А. А. Фомичев, “Метод расчета положения оптической оси в лазерных резонаторах”, Квантовая электроника, 51:7 (2021), 623–629 [Quantum Electron., 51:7 (2021), 623–629]

Скачать (.pdf)