Нелинейное преобразование частоты излучения Но : YAG-лазера

К. В. Воронцов, С. Г. Гаранин, Н. А. Егоров, Н. Г. Захаров, Р. А. Зорин, В. Б. Коломеец, В. И. Лазаренко, А. С. Надежин, Г. Н. Номаконов, К. А. Туляков, Ю. Н. Фролов

  • Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, г. Саров Нижегородской обл.
  • Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского
  • Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
Аннотация: Приведены результаты экспериментов по преобразованию частоты излучения Ho : YAG-лазера (длина волны λ ~ 2.1 мкм) в ближний, средний и дальний ИК диапазоны с целью расширения спектрального состава компактных многоспектральных источников когерентного излучения. Экспериментально полученная эффективность преобразования излучения лазера во вторую гармонику достигла 32% в непрерывном режиме и 54% – в импульсно-периодическом. Эффективность параметрического преобразования в средний ИК диапазон (λ = 3.5 – 5.0 мкм) достигла 55%, а в дальний ИК диапазон (λ = 8 – 8.2 мкм) – 10.5%.
Ключевые слова: Ho : YAG-лазер, нелинейное преобразование, генератор второй гармоники, параметрический генератор света.
Поступила в редакцию: 15.12.2021
Принята в печать:15.12.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2022, 52:3, 262–268
Образец цитирования: К. В. Воронцов, С. Г. Гаранин, Н. А. Егоров, Н. Г. Захаров, Р. А. Зорин, В. Б. Коломеец, В. И. Лазаренко, А. С. Надежин, Г. Н. Номаконов, К. А. Туляков, Ю. Н. Фролов, “Нелинейное преобразование частоты излучения Но : YAG-лазера”, Квантовая электроника, 52:3 (2022), 262–268 [Quantum Electron., 52:3 (2022), 262–268]

 

Параметрическая генерация света среднего ИК диапазона и удвоение частоты излучения импульсно-периодического Tm3+ : YAP-лазера с волоконно-лазерной накачкой в периодически поляризованном кристалле MgO : LiNbO3 с веерной доменной структурой

О. Л. Антипов, Д. Б. Колкер, А. А. Добрынин, Ю. А. Гетмановский, В. В. Шарков, М. А. Чувакова, А. Р. Ахматханов, В. Я. Шур, И. А. Шестакова, С. В. Ларин

  • Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород
  • Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского
  • Новосибирский государственный университет
  • Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева
  • Уральский федеральный университет, Екатеринбург
  • НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха, г. Москва
  • НТО «ИРЭ — Полюс», г. Фрязино, Московской обл.
Аннотация: Приведены результаты экспериментальных исследований нелинейно-оптического преобразования частоты излучения импульсно-периодического Tm3+ : YAP- лазера на длине волны 1941 нм с накачкой излучением непрерывного волоконного лазера на 1670 нм. В периодически поляризованном MgO : LiNbO3-кристалле с веерной доменной структурой путем подбора периода и температуры реализованы как параметрическая генерация света среднего ИК диапазона, так и удвоение частоты лазерного излучения. Эффективность по энергии импульсной параметрической генерации в режиме, близком к вырожденному, на длинах волн 3820 – 3970 нм превышала 43%, а эффективность генерации второй гармоники на длине волны 970.5 нм достигала 34%.
Ключевые слова: твердотельные лазеры, двухмикронный диапазон длин волн, волоконные лазеры, нелинейно-оптическое преобразование частоты, периодически поляризованные кристаллы MgO : LiNbO3, параметрический генератор света, средний ИК диапазон, удвоение частоты.
Поступила в редакцию: 05.01.2022
Исправленный вариант: 21.01.2022
Принята в печать:21.01.2022
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2022, 52:3, 254–261
Образец цитирования: О. Л. Антипов, Д. Б. Колкер, А. А. Добрынин, Ю. А. Гетмановский, В. В. Шарков, М. А. Чувакова, А. Р. Ахматханов, В. Я. Шур, И. А. Шестакова, С. В. Ларин, “Параметрическая генерация света среднего ИК диапазона и удвоение частоты излучения импульсно-периодического Tm3+ : YAP-лазера с волоконно-лазерной накачкой в периодически поляризованном кристалле MgO : LiNbO3 с веерной доменной структурой”, Квантовая электроника, 52:3 (2022), 254–261 [Quantum Electron., 52:3 (2022), 254–261]

Преобразование сингулярностей поляризации при нелинейном смешении световых пучков с преобразованием частоты в среде с кубической нелинейностью

К. С. Григорьев, В. А. Макаров

  • Физический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Аннотация: Проанализированы поперечные распределения электрических полей световых пучков на утроенной частоте и на частоте 2ω1 – ω2, которые возникают в толще изотропной среды с кубической нелинейностью при распространении в среде неоднородно поляризованных световых пучков основного излучения с многомодовой поперечной структурой, описываемой суперпозицией мод Лагерра – Гаусса. Установлена связь между суммарными топологическими индексами точек сингулярности круговой поляризации в сечениях генерируемых сигнальных пучков с аналогичными суммарными индексами в пучках основного излучения.
Ключевые слова: кубическая нелинейность, сингулярность поляризации, топологический индекс.
Поступила в редакцию: 06.12.2021
Исправленный вариант: 08.01.2022
Принята в печать:08.01.2022
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2022, 52:3, 247–253
Образец цитирования: К. С. Григорьев, В. А. Макаров, “Преобразование сингулярностей поляризации при нелинейном смешении световых пучков с преобразованием частоты в среде с кубической нелинейностью”, Квантовая электроника, 52:3 (2022), 247–253 [Quantum Electron., 52:3 (2022), 247–253]

Световые пули в прозрачных диэлектриках

В. П. Кандидов, Е. Д. Залозная, А. Е. Дормидонов, В. О. Компанец, С. В. Чекалин

  • Физический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
  • Институт спектроскопии РАН, Москва, г. Троицк
Аннотация: Дан ретроспективный анализ развития представлений в нелинейной оптике от самофокусировки пучков и филаментации импульсов к световым пулям – волновым пакетам, экстремально сжатым в пространстве и времени при распространении лазерного излучения в объеме прозрачной среды. Приведено описание современного состояния исследований световых пуль среднего ИК диапазона в конденсированных средах и воздухе.
Ключевые слова: самофокусировка, филаментация, световые пули, суперконтинуум, антистоксово крыло, волновой пакет.
Поступила в редакцию: 11.12.2021
Исправленный вариант: 08.02.2022
Принята в печать:08.02.2022
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2022, 52:3, 233–246
Образец цитирования: В. П. Кандидов, Е. Д. Залозная, А. Е. Дормидонов, В. О. Компанец, С. В. Чекалин, “Световые пули в прозрачных диэлектриках”, Квантовая электроника, 52:3 (2022), 233–246 [Quantum Electron., 52:3 (2022), 233–246]

Широкополосная двумерная спектрохронография с использованием сверхкоротких импульсов среднего инфракрасного диапазона

Е. А. Степанов, А. Н. Жданов, И. В. Савицкий, П. Б. Глек, А. А. Ланин, А. Б. Федотов, А. М. Желтиков

  • Физический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Аннотация: Представлена универсальная лазерная платформа для широкополосной двумерной (2D) спектрохронографии на основе использования сверхкоротких импульсов среднего ИК диапазона. Лазерная система, разработанная для целей 2D спектрохронографии, позволяет получить импульсы излучения длительностью менее 70 фс с длиной волны, перестраиваемой от 2.6 до 10 мкм. Широкополосное возбуждение и зондирование, осуществляемое импульсами с такими параметрами, в сочетании с техникой гетеродинного детектирования, реализованной в среднем ИК диапазоне, открывает возможности исследования сверхбыстрой динамики молекулярной когерентности, а также сверхбыстрых процессов кинетики населенностей и обмена энергии между различными степенями свободы для широкого класса сложных молекулярных систем.
Ключевые слова: спектрохронография, сверхкороткие импульсы, средний ИК диапазон.
Поступила в редакцию: 17.01.2022
Исправленный вариант: 25.01.2022
Принята в печать:25.01.2022
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2022, 52:3, 227–232
Образец цитирования: Е. А. Степанов, А. Н. Жданов, И. В. Савицкий, П. Б. Глек, А. А. Ланин, А. Б. Федотов, А. М. Желтиков, “Широкополосная двумерная спектрохронография с использованием сверхкоротких импульсов среднего инфракрасного диапазона”, Квантовая электроника, 52:3 (2022), 227–232 [Quantum Electron., 52:3 (2022), 227–232]

Компрессия фемтосекундных лазерных импульсов с помощью фазовой самомодуляции: за 40 лет от киловатт до петаватт

Е. А. Хазанов

  • Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород
Аннотация: Длительность импульса на выходе фемтосекундных лазеров обычно близка к фурье-пределу, и для его укорочения необходимо увеличить ширину спектра. Для этого при распространении импульса в среде с кубической нелинейностью используют фазовую самомодуляцию. Затем импульс, имеющий чирп (зависимость фазы спектра от частоты), сжимается благодаря линейному дисперсионному элементу, вносящему такой же по модулю, но противоположный по знаку чирп. Такая посткомпрессия импульса, известная с 1960-х гг., широко применяется и развивается до настоящего времени для импульсов с энергией от долей нДж до десятков Дж. Обзор посвящен теоретическим основам этого метода, проблемам масштабирования энергии и обсуждению результатов более 150 экспериментальных работ.
Ключевые слова: посткомпрессия, TFC, CafCA, фемтосекундные лазеры, керровская нелинейность.
Поступила в редакцию: 12.01.2022
Исправленный вариант: 12.01.2022
Принята в печать:12.01.2022
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2022, 52:3, 208–226
Образец цитирования: Е. А. Хазанов, “Компрессия фемтосекундных лазерных импульсов с помощью фазовой самомодуляции: за 40 лет от киловатт до петаватт”, Квантовая электроника, 52:3 (2022), 208–226 [Quantum Electron., 52:3 (2022), 208–226]

Нелинейной оптике 60 лет

С. Г. Гречин, А. Б. Савельев

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, г. Москва
  • Физический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
  • Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук, г. Москва
Аннотация: Понятие «нелинейная оптика», по-видимому, впервые ввел С.И.Вавилов, анализируя полученные в 1926 г. результаты по насыщающему поглощению в урановых стеклах. В частности он отмечал, что «Нелинейность» в поглощающей среде должна наблюдаться не только в отношении абсорбции. Последняя связана с дисперсией, поэтому скорость распространения света в среде, вообще говоря, также должна зависеть от световой мощности». Одним из определяющих критериев для нелинейной оптики, по мнению С.И.Вавилова, является нарушение принципа суперпозиции. Через 16 лет, в 1942 г., Э.Шредингер, рассматривая задачу рассеяния света на электронах, также определял процессы как нелинейно-оптические.
Поступила в редакцию: 05.02.2022
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2022, 52:3, 207
Образец цитирования: С. Г. Гречин, А. Б. Савельев, “Нелинейной оптике 60 лет”, Квантовая электроника, 52:3 (2022), 207 [Quantum Electron., 52:3 (2022), 207]

Спектры поглощения и механические свойства C : F-нанопокрытий, осажденных из лазерной плазмы на поверхность лейкосапфира

П. Б. Сергеев, К. С. Кравчук, Н. В. Морозов

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук, г. Москва
  • Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов, г. Троицк, Москва
Аннотация: Экспериментально показано, что при лазерном отжиге микронных слоев фторуглеродного масла импульсами излучения мощного KrF-лазера на поверхности лейкосапфира можно синтезировать C:F-нанопокрытия с толщинами до ~100 нм. Измеренные в диапазоне 0.19 – 6 мкм спектры поглощения этих покрытий практически совпали со спектрами поглощения фторографена в области энергии квантов 5 ± 1 эВ. Нанотвердость и модуль упругости C : F-нанопокрытий равнялись 7 и 250 ГПа соответственно, что близко к характеристикам фторографена.
Ключевые слова: C : F-нанопокрытие, спектр поглощения, лазерная плазма, KrF-лазер, лейкосапфир, фторуглеродное масло.
Поступила в редакцию: 20.10.2021
Исправленный вариант: 09.01.2022
Принята в печать:09.01.2022
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2022, 52:4, 376–381

 

Применение свойств PT-симметрии для повышения предельной чувствительности оптических резонаторных гироскопов

Е. В. Шалымов, Т. М. Ахмадиев, В. Б. Давыдов

  • Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)
Аннотация: Предложено и описано использование системы со свойствами PT-симметрии в оптических резонаторных гироскопах. Продемонстрировано, что это позволяет повысить предельную чувствительность и не вносит недостатков, характерных для PT-симметричных лазерных гироскопов. В рассмотренном в статье примере включение системы со свойствами PT-симметрии в состав оптического резонаторного гироскопа позволяет повысить предельную чувствительность в 750 раз.
Ключевые слова: оптический гироскоп, датчик угловой скорости, пассивный кольцевой резонатор, эффект Саньяка, PT-симметрия.
Поступила в редакцию: 06.11.2021
Исправленный вариант: 26.01.2022
Принята в печать:26.01.2022
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2022, 52:4, 402–406
Образец цитирования: Е. В. Шалымов, Т. М. Ахмадиев, В. Б. Давыдов, “Применение свойств PT-симметрии для повышения предельной чувствительности оптических резонаторных гироскопов”, Квантовая электроника, 52:4 (2022), 402–406 [Quantum Electron., 52:4 (2022), 402–406]

О модели формирования комплексных коэффициентов связи в кольцевом резонаторе лазерного гироскопа

Е. А. Петрухин, А. С. Бессонов

  • АО «Серпуховский завод «Металлист»
  • МИРЭА — Российский технологический университет, г. Москва
Аннотация: Представлена модель интерференции полей точечных источников обратного рассеяния в кольцевом оптическом резонаторе. Приведены примеры расчетов комплексных коэффициентов связи в кольцевых резонаторах лазерных гироскопов. Сравнение результатов расчетов с результатами модельных экспериментов показало хорошее согласие и позволило определить диссипативные и консервативные составляющие обратного рассеяния отдельных зеркал резонатора. Обсуждаются возможности снижения диссипативной и консервативной составляющих обратного рассеяния в процессе юстировки кольцевого резонатора.
Ключевые слова: лазерный гироскоп, кольцевой резонатор, обратное рассеяние света, комплексные коэффициенты связи, точечные источники обратного рассеяния, диссипативные и консервативные источники обратного рассеяния.
Поступила в редакцию: 29.09.2021
Принята в печать:29.09.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2022, 52:4, 391–401
Образец цитирования: Е. А. Петрухин, А. С. Бессонов, “О модели формирования комплексных коэффициентов связи в кольцевом резонаторе лазерного гироскопа”, Квантовая электроника, 52:4 (2022), 391–401 [Quantum Electron., 52:4 (2022), 391–401]