Модель перераспределения интенсивностей в паре пересекающихся в плазме лазерных пучков

C. В. Бондаренко, И. Р. Смагин, О. О. Шаров

  • Институт лазерно-физических исследований, Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Россия, Нижегородская обл., 607188 Саров, просп. Мира, 37; e-mail: bondarenko@otd13.vniief.ru
Аннотация: Предложена физико-математическая модель, позволяющая получить оценку уровня перекачки энергии в двух пересекающихся в мишенной плазме лазерных пучках (эффект Cross-Beam Energy Transfer, CBET) при взаимодействии падающего и отраженного от точки поворота излучений для автомодельного профиля плоской изотермической волны разрежения. Положение точки трехволнового резонанса определялось с учетом сдвига частоты электромагнитного излучения, возникающего при распространении в нестационарной плазменной короне, а также при отражении излучения от движущейся точки поворота. Показано, что возможно существование на автомодельном профиле двух точек трехволнового резонанса, в которых перекачка энергии между пучками осуществляется в противоположных направлениях.
    Ключевые слова: мишень прямого облучения, Cross-Beam Energy Transfer, ионно-звуковая волна, обратное тормозное поглощение.
      Поступила в редакцию: 23. 11.2022
      Принята в печать: 23.11.2022
        Образец цитирования: Бондаренко C.В., Смагин И.Р., Шаров О.О. “ Модель перераспределения интенсивностей в паре пересекающихся в плазме лазерных пучков”, Квантовая электроника, 53 (1), 43–48 (2023).

        Скачать (.pdf)

        Кольцевая ВТСП-МАГЛЕВ-система для бесконтактного ускорения и инжекции криогенных топливных мишеней в лазерный фокус установки ЛТС

        И. В. Александрова, А. А. Акунец, С. Ю. Гаврилкин, В. Д. Зворыкин, О. М. Иваненко, Е. Р. Корешева, Е. Л. Кошелев, К. В. Мицен, А. И. Никитенко, Т. П. Тимашева, А. Ю. Цветков

        • Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН, Россия, 119991 Москва, Ленинский просп., 53; e-mail: elena.koresheva@gmail.com
        Аннотация: Создание эффективной системы частотной доставки криогенных топливных мишеней (КТМ) в фокус мощной лазерной установки – одно из ключевых направлений в области исследований по лазерному термоядерному синтезу (ЛТС). Обсуждаются перспективы создания кольцевой магнитной системы, основанной на бесконтактном ускорении левитирующего носителя КТМ, изготовленного из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) II рода, до заданных скоростей инжекции 200 – 400 м/с. С этой целью проведены исследования температурной зависимости магнитного момента ленточных ВТСП в диапазоне ΔТ = 10 – 92 K, осуществлены макетные эксперименты по ускорению ВТСП-носителей при Т ~ 80 K за счет внешнего воздействия на них с частотой ~1 Гц, а также выполнены расчеты скорости «срыва» ВТСП-носителей с круговой траектории. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментом, что позволяет оценить параметры кольцевого магнитного ускорителя для рабочей температуры инжектора КТМ Т ~ 17 K. Показано, что предлагаемый метод перспективен для создания систем бесконтактной доставки КТМ на принципах левитации и последующей инжекции КТМ в центр камеры реактора ЛТС с требуемой скоростью. Представлены результаты планирования новой серии экспериментов: ускорение ВТСП-носителя с последующей инжекцией суррогатной мишени в камеру KrF-лазера ГАРПУН (ФИАН).
          Ключевые слова: лазерный термоядерный синтез, криогенная топливная мишень (КТМ), бесконтактная доставка КТМ, высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП), магнитная левитация (МАГЛЕВ).
            Поступила в редакцию: 05. 09.2022
            Принята в печать: 27.11.2022
              Образец цитирования: Александрова И.В., Акунец А.А., Гаврилкин С.Ю., Зворыкин В.Д., Иваненко О.М., Корешева Е.Р., Кошелев Е.Л., Мицен К.В., Никитенко А.И., Тимашева Т.П., Цветков А.Ю. “Кольцевая ВТСП-МАГЛЕВ-система для бесконтактного ускорения и инжекции криогенных топливных мишеней в лазерный фокус установки ЛТС”, Квантовая электроника, 53 (1), 34–42 (2023).

              Скачать (.pdf)

              Исследование структурных изменений в тонком кристалле GeTe под действием мощного фемтосекундного лазерного излучения методом электронной дифракции

              Б. Н. Миронов, И. В. Кочиков, С. А. Асеев, В. В. Ионин, А. В. Киселев, А. А. Лотин, С. В. Чекалин, А. А. Ищенко, Е. А. Рябов

              • Б.Н.Миронов, С.А.Асеев, С.В.Чекалин, Е.А.Рябов. Институт спектроскопии РАН, Россия, 108840 Москва, Троицк, ул. Физическая, 5; e-mail: isanfemto@yandex.ru, ryabov@isan.troitsk.ru
                И.В.Кочиков. Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, физический факультет, Россия, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2
                В.В.Ионин, А.В.Киселев, А.А.Лотин. Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Россия, 140700 Московская обл., Шатура, Святоозерская ул., 1
                А.А.Ищенко. Российский технологический университет – МИРЭА, Институт тонких химических технологий им. М.В.Ломоносова, Россия, 119571 Москва, просп. Вернадского, 86
              Аннотация: Исследована возможность перехода в аморфную форму тонкого кристалла теллурида германия в результате воздействия мощных фемтосекундных импульсов лазерного излучения на длине волны 800 нм. В качестве образца взята пленка толщиной 20 нм кристаллического полупроводника GeTe. Для анализа структурных изменений использован электронограф с источником коротких фотоэлектронных импульсов. Выполнен анализ дифракционных картин и осуществлена идентификация α- и β-фазы в GeTe. Установлено, что в сильном лазерном поле фемтосекундной длительности происходит процесс абляции образца, который сопровождается уменьшением толщины кристаллической фазы до 5 – 6 нм без существенной аморфизации образца. Отмечена особенность наблюдаемого процесса – отсутствие светоиндуцированного перехода из кристаллического в аморфное состояние при облучении тонкой пленки GeTe фемтосекундными лазерными импульсами. Обсуждаются возможные причины обнаруженного эффекта.
                Ключевые слова: фемтосекундное лазерное излучение, фазоизменяемые материалы, электронная дифракция, тонкий кристалл GeTe.
                  Поступила в редакцию: 17.10.2022
                  Принята в печать: 20.12.2022
                    Образец цитирования: Миронов Б.Н., Кочиков И.В., Асеев С.А., Ионин В.В., Киселев А.В., Лотин А.А., Чекалин С.В., Ищенко А.А., Рябов Е.А. “ Исследование структурных изменений в тонком кристалле GeTe под действием мощного фемтосекундного лазерного излучения методом электронной дифракции”, Квантовая электроника, 53 (1), 29–33 (2023).

                    Скачать (.pdf)

                    Применение гидроксиламиновых золей наночастиц серебра для получения референсных спектров гигантского комбинационного рассеяния

                    Е. Г. Евтушенко, Е. С. Гаврилина, Д. Ю. Гусарова, А. Д. Васильева, Л. В. Юрина, И. Н. Курочкин

                    • Е.Г.Евтушенко, И.Н.Курочкин. Институт биохимической физики им. Н.М.Эмануэля РАН, Россия, 119334 Москва, ул. Косыгина, 4; Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, химический факультет, Россия, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3; e-mail: evtushenko@enzyme.chem.msu.ru
                      Е.С.Гаврилина, Д.Ю.Гусарова, А.Д.Васильева, Л.В.Юрина. Институт биохимической физики им. Н.М.Эмануэля РАН, Россия, 119334 Москва, ул. Косыгина, 4
                    Аннотация: Спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) благодаря высокой чувствительности широко применяется в качестве метода регистрации в различных аналитических методиках. Одной из стадий разработки таких методик является идентификация регистрируемого соединения с использованием референсных спектров. Интенсивные референсные спектры ГКР, без посторонних полос и в широком диапазоне стоксовых сдвигов, получены для важного аналита – 2,3-диаминофеназина, комбинационное рассеяние которого было усилено агрегированными гидроксиламиновыми золями наночастиц серебра.
                      Ключевые слова: спектры комбинационного рассеяния, гигантское комбинационное рассеяние, серебряные наночастицы, аналитические методики, 2,3-диаминофеназин, pH, pKa.
                        Поступила в редакцию: 14.12.2022
                          Образец цитирования: Евтушенко Е.Г., Гаврилина Е.С., Гусарова Д.Ю., Васильева А.Д., Юрина Л.В., Курочкин И.Н. “Применение гидроксиламиновых золей наночастиц серебра для получения референсных спектров гигантского комбинационного рассеяния”, Квантовая электроника, 53 (1), 25–28 (2023).

                          Скачать (.pdf)

                          Оптимизация параметров резонатора мощных полупроводниковых лазеров InGaAs/AlGaAs/GaAs (λ = 1060 нм) для эффективной работы при сверхвысоких импульсных токах накачки

                          С. О. Слипченко, О. С. Соболева, В. С. Головин, Н. А. Пихтин

                          • Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН, Россия, 194021 С.-Петербург,
                            Политехническая ул., 26; e-mail: Serghpl@mail.ioffe.ru
                          Аннотация: На основе разработанной численной 2D модели полупроводниковых лазеров исследовано влияние характеристик резонатора на потери, а также проанализирован выбор параметров резонатора для эффективной работы лазера при сверхвысоких токах накачки. Показано, что при фиксированной амплитуде тока накачки максимальная излучаемая мощность достигается для комбинации оптимальных параметров резонатора – длины резонатора Lopt и коэффициента отражения выходного зеркала RAR opt. Установлено, что возможность увеличения мощности за счет снижения коэффициента RAR ограничена из-за формирования локальной области высоких оптических потерь и токов рекомбинационных потерь у грани резонатора с большим коэффициентом отражения.
                            Ключевые слова: модель полупроводникового лазера, скоростные уравнения, транспорт носителей заряда, пространственное выжигание дырок, пространственное выжигание тока, лазерный диод, полупроводниковые лазеры высокой мощности, дрейф-диффузионный транспорт.
                              Поступила в редакцию: 09.08.2023
                                Образец цитирования: Слипченко С.О., Соболева О.С., Головин В.С., Пихтин Н.А. “ Оптимизация параметров резонатора мощных полупроводниковых лазеров InGaAs/AlGaAs/GaAs (λ = 1060 нм) для эффективной работы при сверхвысоких импульсных токах накачки ”, Квантовая электроника, 53 (1), 17–24 (2023).

                                Скачать (.pdf)

                                Мониторинг температуры наночастиц кремния в жидкости методом комбинационного рассеяния света при наносекундном импульсном лазерном возбуждении

                                Н. С. Покрышкин, И. Д. Кучумов, В. Г. Якунин, В. Ю. Тимошенко

                                • Н.С.Покрышкин, В.Ю.Тимошенко. Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Инженерно-физический институт биомедицины, Россия, 115409 Москва, Каширское ш., 31; Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, физический факультет, Россия, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2; e-mail: pokryshkin.nikolay@mail.ru
                                  И.Д.Кучумов, В.Г.Якунин. Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, физический факультет, Россия, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2
                                Аннотация: Методом спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) изучен фотоиндуцированный импульсный нагрев суспензии наночастиц (НЧ) кремния при возбуждении непрерывным и импульсным наносекундным лазерным излучением. По соотношению интенсивностей стоксовой и антистоксовой компонент комбинационного рассеяния определены температуры НЧ и жидкости (спирта) в суспензии. Установлено, что кремниевые НЧ нагреваются сильнее окружающей жидкости, что обусловлено их более высоким коэффициентом поглощения на длине волны возбуждения. При нагреве наносекундными лазерными импульсами методом КРС регистрируется сильный кратковременный перегрев как НЧ, так и окружающей их жидкости, однако средняя по времени температура суспензии остается низкой. Полученные результаты показывают, что спектроскопия КРС является удобным бесконтактным методом одновременного мониторинга температуры как наночастиц, так и окружающей жидкой среды, что важно для биомедицинских применений наночастиц, в частности при фототермической терапии рака.
                                  Ключевые слова: наночастицы кремния, комбинационное рассеяние, фотонагрев, измерение температуры, гипертермия.
                                    Поступила в редакцию: 17.03.2023
                                    Принята в печать: 20.07.2023
                                      Образец цитирования: Покрышкин Н.С., Кучумов И.Д., Якунин В.Г., Тимошенко В.Ю. “ Мониторинг температуры наночастиц кремния в жидкости методом комбинационного рассеяния света при наносекундном импульсном лазерном возбуждении”, Квантовая электроника, 53 (6), 515–518 (2023).

                                      Скачать (.pdf)

                                      Фазово-модулированный формат передачи данных с нецентральным чирпированием по высокоскоростной оптической линии связи без компенсации дисперсии

                                      Е. Г. Шапиро, Д. А. Шапиро

                                      • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Россия, 630090 Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 1; e-mail: shapiro@iae.nsk.su
                                      Аннотация: Рассматривается линия связи, в которой не используется компенсация дисперсии. Предложен новый тип фазово-модулированного формата, в котором передаются гауссовы импульсы с изменяющимся нецентральным чирпом. Установлено, что существует сдвиг во времени импульсов относительно друг друга. Численное моделирование на примере формата 8-PSK показывает, что этот метод формирования импульсов в начале линии приводит к меньшим нелинейным искажениям сигнала даже при относительно небольших чирпах.
                                        Ключевые слова: волоконно-оптические линии связи, математическое моделирование, нелинейное уравнение Шредингера, фазовая модуляция, нецентральное чирпирование.
                                          Поступила в редакцию: 11.04.2023
                                          Принята в печать: 18.04.2023
                                            Образец цитирования: Шапиро Е.Г., Шапиро Д.А. “Фазово-модулированный формат передачи данных с нецентральным чирпированием по высокоскоростной оптической линии связи без компенсации дисперсии”, Квантовая электроника, 53 (6), 510–514 (2023).

                                            Скачать (.pdf)

                                            Оптимизация периода расстановки эквалайзеров в многопролётных ВОЛС

                                            М. А. Горбашова, Д. Д. Старых, О. Е. Наний, В. Н. Трещиков, И. П. Чебык

                                            • М.А.Горбашова, И.П.Чебыкин. OOO «T8 НТЦ», Россия, 107076 Москва, Краснобогатырская ул., 44, стр. 1, офис 826; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Россия, Московская обл., 141701 Долгопрудный, Институтский пер., 9; email: gorbashova@t8.ru
                                              Д.Д.Старых. OOO «T8 НТЦ», Россия, 107076 Москва, Краснобогатырская ул., 44, стр. 1, офис 826
                                              О.Е.Наний. OOO «T8 НТЦ», Россия, 107076 Москва, Краснобогатырская ул., 44, стр. 1, офис 826; Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, физический факультет, Россия, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2
                                              В.Н.Трещиков. OOO «T8 НТЦ», Россия, 107076 Москва, Краснобогатырская ул., 44, стр. 1, офис 826; OOO «T8», Россия, 107076 Москва, Краснобогатырская ул., 44, стр. 1, офис 826
                                            Аннотация: Изучена статистика неравномерности спектра мощности сигнала в цепочке эрбиевых усилителей EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier). Установлено, что учёт статистических свойств неравномерности усиления EDFA позволяет существенно увеличить точность оценки величины неравномерности спектра многоканального сигнала (на 4 дБ в цепочке из пяти EDFA). На основе анализа результатов численного моделирования различных конфигураций волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) получена оценка оптимального периода расстановки эквалайзеров. Показано, что ухудшение качества сигнала в ВОЛС, вызванное неравномерностью усиления EDFA, зависит от числа пролётов между устройствами, выравнивающими спектр сигнала, и статистических характеристик неравномерности спектра усиления используемых EDFA, но практически не зависит от числа секций выравнивания спектра, параметров сигнала и длины пролёта. На основе результатов моделирования построена модель для расчёта штрафа из-за накопленной неравномерности EDFA. Предложен алгоритм для оценки штрафа, применимый для произвольной конфигурации ВОЛС при известной статистике накопления неравномерности в EDFA.
                                              Ключевые слова: волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), эрбиевый волоконный усилитель (EDFA), неравномерность усиления, штраф по неравномерности, эквалайзер, оптимизация ВОЛС.
                                                Поступила в редакцию: 05.12.2022
                                                Принята в печать: 01.03.2023
                                                  Образец цитирования: Горбашова М.А., Старых Д.Д., Наний О.Е., Трещиков В.Н., Чебыкин И.П. “Оптимизация периода расстановки эквалайзеров в многопролётных ВОЛС”, Квантовая электроника, 53 (6), 503–509 (2023).

                                                  Скачать (.pdf)

                                                  Моделирование траекторий косых лучей в оптическом волокне со ступенчатым профилем показателя преломления

                                                  А. А. Маковецкий, С. М. Попов, Д. В. Ряховский

                                                  • Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова
                                                    РАН, Россия, Московская обл., 141190 Фрязино, пл. Акад. Введенского, 1; e-mail: maz226@ms.ire.rssi.ru
                                                  Аннотация: В рамках модели геометрической оптики разработан алгоритм расчета траекторий косых лучей (гибридных мод) в оптическом волокне со ступенчатым профилем показателя преломления. Первый (трехмерный) вариант алгоритма сводится к последовательному расчету координат точек отражения луча в векторной форме, второй (двумерный) вариант – к независимому расчету поперечных координат точек отражения с последующим расчетом продольной (осевой) координаты. Результаты расчетов по двум вариантам алгоритма совпадают. С помощью разработанного алгоритма смоделированы траектории косых лучей в оптическом волокне с диаметром сердцевины 400 мкм при различных условиях возбуждения. Рассчитаны проекции траекторий лучей на выходной торец волокна. Характерный топологический вид проекций – кольцо-огибающая, внутренняя граница которой определяет каустику. Выявлены «резонансные» виды проекций траекторий лучей. Проведена проверка разработанного алгоритма расчета в экспериментах по возбуждению косых лучей (λ = 532 нм) в кварц-полимерном оптическом волокне с диаметром сердцевины 400 и 600 мкм.
                                                    Ключевые слова: многомодовое оптическое волокно, расчет траекторий косых лучей, проекции траекторий и их топологические свойства.
                                                      Поступила в редакцию: 16.03.2023
                                                      Принята в печать: 25.04.2023
                                                        Образец цитирования: Маковецкий А.А., Попов С.М., Ряховский Д.В. “Моделирование траекторий косых лучей в оптическом волокне со ступенчатым профилем показателя преломления”, Квантовая электроника, 53 (6), 496–502 (2023).

                                                        Скачать (.pdf)

                                                        Определение зон генерации диссипативных солитонов в волоконных лазерах в зависимости от дисперсии резонатора и глубины модуляции насыщающегося поглотителя

                                                        Д. В. Худяков

                                                        • Центр физического приборостроения Института общей физики им А.М.Прохорова РАН, Россия, 108840 Москва, Троицк, Калужское ш., 4/1; e-mail: dimakh65@gmail.com
                                                        Аннотация: Определены зоны стабильной импульсной генерации диссипативных солитонов в волоконных лазерах в зависимости от величины дисперсии второго порядка резонатора и глубины модуляции насыщающегося поглотителя. Установлено, что сходящиеся решения и стабильная импульсная генерация зависят от глубины модуляции насыщающегося поглотителя в волоконных лазерных резонаторах с нормальной дисперсией. Учет зависимости коэффициента поглощения насыщающегося поглотителя от длительности импульса и плотности энергии излучения позволил найти области расходящихся решений, где импульсная генерация отсутствует вследствие уменьшения глубины модуляции насыщающегося поглотителя при значительном дисперсионном уширении импульса в резонаторе.
                                                          Ключевые слова: волоконные лазеры, ультракороткие импульсы, диссипативный солитон, насыщающийся поглотитель.
                                                            Поступила в редакцию: 25.05.2023
                                                            Принята в печать: 28.07.2023
                                                              Образец цитирования: Худяков Д.В. “Определение зон генерации диссипативных солитонов в волоконных лазерах в зависимости от дисперсии резонатора и глубины модуляции насыщающегося поглотителя”, Квантовая электроника, 53 (6), 490–495 (2023).

                                                              Скачать (.pdf)