Оптика и спектроскопия

Сравнение результатов оптических и электрофизических измерений концентрации электронов проводимости в образцах n-InSb

Сергей Анатольевич Климин — 2024-11-15

Исследованы спектры инфракрасного отражения монокристаллических образцов n-InSb, легированных теллуром, при комнатной температуре. С помощью дисперсионного анализа получены спектральные зависимости действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости и построена функция потерь. Определены значения характеристического волнового числа, отвечающего высокочастотной плазмон-фононной моде и вычислены значения оптической концентрации электронов, N_opt. На тех же образцах выполнены электрофизические измерения по методу Ван дер Пау при комнатной температуре и определены значения холловской концентрации, N_Hall. Показано, что для всех исследованных образцов оптическая концентрация превышает холловскую. Высказано предположение, что приповерхностные слои образцов обогащены свободными электронами. Оценена толщина приповерхностного слоя образца, в котором формируется отраженный световой сигнал, и показано, что она не превышает 1 мкм.

STUDY OF SPECTRAL DEPENDENCE OF FLUORESCENCE LIFETIME OF ACRIDINE ORANGE IN ONE-DIMENSIONAL PHOTONIC CRYSTALS

Александр Михайлович Салецкий — 2024-11-15

Исследованы спектральные зависимости интенсивности флуоресценции I и среднего времени жизни возбужденного состояния молекул τ акридинового оранжевого (АО), внедренных в одномерные фотонные кристаллы (ФК) при различных углах регистрации излучения. С помощью метода матриц рассеяния проведен расчет плотности электромагнитных мод ФК. Произведено сравнение спектральных характеристик флуоресценции АО в образцах ФК и образцах с постоянными порами (пористый кремний), а также с рассчитанными зависимостями относительной плотности электромагнитных мод.

Исследованы кинетики затухания флуоресценции АО в ФК при различных длинах волн, которые аппроксимировались двумя экспонентами. Установлено, что коротко временное свечение практически не зависит от длины волны, в то время как для длинно временного свечения наблюдается немонотонная зависимость от λ с минимумом соответствующим ФЗЗ. Проведена оценка фактора Перселла для исследованных систем.

Доказано, что экпериментально полученные зависимости энергетических и временных характеристик флуоресценции АО от λ обусловлены изменением плотности фотонных состояний.

Температурные переходы в бинарной полимерной системе поливинилхлорид-поливинилбутираль по данным инфракрасной спектроскопии

Дина Камалова — 2024-11-15

Методом ИК-фурье-спектроскопии исследована кристалличность и стеклование полимерной системы на основе поливинилхлорида и поливинилбутираля при разном процентном соотношении компонентов. Выполнено разложение сложных спектральных контуров, проанализировано температурное поведение структурно-чувствительных компонентов спектра в области 500-800 см^-1в температурном диапазоне 100-500 К. По температурным зависимостям оптических плотностей полос упорядоченности поливинилхлорида определены температуры стеклования смесей. Методом ИК-спектроскопии показана совместимость компонентов исследуемой смеси, а также определена степень кристалличности смесей.

СХЕМА ЗАПИСИ ВО ВСТРЕЧНЫХ ПУЧКАХ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕЛЬЕФНО-ФАЗОВЫХ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ РЕШЕТОК, РАБОТАЮЩИХ НА ПРОПУСКАНИЕ

Нина Мануиловна Ганжерли — 2024-11-15

Представлены результаты экспериментов по записи во встречных пучках тонких рельефно-фазовых решеток, работающих на пропускание. Голографические решетки с пространственной частотой вплоть до 800 mm^–1 изготавливались на фотоматериале ПФГ-01, в технологии обработки которого лежит дубящее отбеливание в отбеливателях, содержащих бихроматы, облучение УФ излучением и травление в растворах ледяной уксусной кислоте в изопропиловом спирте. Ключевым моментом в технологии обработки является деструктивное воздействие на желатин фотоэмульсии коротковолнового УФ излучения с длиной волны менее 270 nm. В ходе экспериментов получены рельефно-фазовые голографические решетки, работающие на пропускание.

ПАРАМЕТРЫ СТИМУЛИРОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В Al0.65Ga0.35N:Si /AlN/Al2O3 СТРУКТУРЕ С ПЛАНАРНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ

Николай Васильевич Фатеев — 2024-11-15

Экспериментально изучены параметры стимулированного излучения в Al_0.65Ga_0.35N/AlN/Al₂O₃ гетероструктуре в широком спектральном диапазон 370−670 nm при комнатной температуре, образующейся при поперечной импульсной накачки излучением с длиной волны 266 nm, длительностью импульсов 8 ns и частотой повторения 10 Hz. Легированная кремнием до концентрации n_Si ≈ 1.5·10²⁰ cm^-3 Al_0.65Ga_0.35N пленки толщиной ≈ 1.1 mm представляет собой асимметричный планарный волновод, обладающий усилительными свойствами с коэффициентом усиления ~ 10 cm^-1. Квантовая эффективность стимулированного излучения составила h ≈ 18 % при величине мощности оптической накачки P_p = 100 kW/cm² и выводом стимулированного излучения через подложку. Спектр излучения состоит из совокупности эквидистантных пиков, каждый из них состоит из суммы двух плоских TE и TM волн. Эти волны распространяются зигзагообразно из-за внутреннего отражения на границах структуры. Получена узкая угловая расходимость 5.3° стимулированного излучения в перпендикулярном направлении к плоскости структуры, a в параллельном направлении расходимость составляет 20°.

Оптические микрорезонаторы, создаваемые униполярными импульсами света в среде (обзор)

Ростислав Михайлович Архипов — 2024-11-15

Прогресс в сокращении длительности электромагнитных импульсов делает актуальной задачу получения униполярных, предельно коротких импульсов. Такие импульсы позволяют быстро управлять свойствами квантовых систем и являются перспективными в задачах сверхбыстрой оптики. Последние исследования взаимодействия таких импульсов с веществом выявили новые явления, которые невозможно реализовать с помощью многоцикловых импульсов. В данном обзоре обсуждаются результаты последних работ авторов, в которых впервые показана возможность формирования и сверхбыстрого управления оптическими микрорезонаторами, формируемыми при одномоментном перекрытии униполярных импульсов в резонансной среде. Обсуждается возможность реализации аттосекундного переключения состояний среды с помощью полуцикловых импульсов, т.е. возможность быстрого изменения оптических характеристик среды в пространстве и во времени.

Динамика микрорезонаторов, наводимых предельно короткими импульсами в трехуровневой среде

Ростислав Михайлович Архипов — 2024-11-15

Задача сокращения длительности световых импульсов привела к изучению возможности генерации предельно коротких импульсов в заданном спектральном интервале – униполярных (полуцикловых импульсов), содержащих всего половину периода поля. Такие импульсы способны сверхбыстро управлять состоянием среды и обладают потенциалом интересных приложений в сверхбыстрой оптике. В данной работе на основе численного решения системы уравнений для матрицы плотности совместно с волновым уравнением для напряженности электрического поля изучается динамика атомных населенностей и поляризации среды при столкновении униполярных предельно коротких импульсов полуцикловых импульсов в трехуровневой среде. Показана возможность сверхбыстрого переключения состояния среды и возможность наведения оптических микрорезонаторов на каждом резонансном переходе среды. Рассматриваемая многоуровневая система является примером нестационарной пространственно-неоднородной среды, оптические характеристики которой быстро изменяются как в пространстве, так и во времени под действием предельно коротких импульсов.

Влияние полярности полуцикловых импульсов на динамику микрорезонаторов в трехуровневой среде

Ростислав Михайлович Архипов — 2024-11-15

Оптика униполярных полуцикловых импульсов света является в последние годы бурно развивающейся областью современной физики. Такие импульсы обладают различными интересными приложениями, так как позволяют сверхбыстро управлять свойствами среды и осуществлять сверхбыстрое аттосекундное переключение состояния среды. При столкновении таких импульсов в среде возникает пространственное распределение разности населенностей энергетических уровней среды, которое представляет собой динамических микрорезонатор с брэггоподобными зеркалами в виде решеток атомных населенностей. В данной работе на основании численного решения системы материальных уравнений для матрицы плотности трехуровневой среды совместно с волновым уравнением изучается динамика микрорезонаторов при столкновении полуцикловых аттосекундных аттосекундных импульсов в среде в зависимости от полярности импульсов. Показано, что форма наводимых микрорезонаторов существенно отличается друг от друга, когда сталкивающиеся импульсы имеют одинаковую и противоположную полярности. Продемонстрировано, что эта динамика качественно похожа на динамику этих структур в двухуровневой среде, изученную авторами ранее.

The Characteristics of harmonics generated by oblique incidence of a relativistic laser beam on an inhomogeneous plasma

Константин Юрьевич Платонов — 2024-11-15

Рассмотрена самосогласованная фокусировка высоких гармоник отраженного от плазменной поверхности фемтосекундного лазерного импульса релятивистской интенсивности. Исследуемые гармоники суммируются в последовательность коротких интенсивных импульсов (аттоимпульсов). Определены параметры плазмы (плотность, масштаб неоднородности) и лазерного импульса (интенсивность, поперечный профиль) необходимые для получения заданного расстояния фокусировки аттоимпульсов. Определен радиус пятна фокусировки и интенсивность аттоимпульсов в точке фокуса.

Фотоиндуцированное изменение коэффициента диффузии в голографической релаксометрии и лазерной сканирующей микроскопии

Любовь Николаевна Бородина — 2024-11-15

Показано, что не только в голографических, но и в люминесцентных исследованиях диффузии, основанных на формировании фотоиндуцированной оптической неоднородности и последующем наблюдении её релаксации, обнаруживается изменение коэффициента диффузии в результате экспонирования. Приведено описание метода голографической релаксометрии и модифицированного метода восстановления флуоресценции. Рассмотрены возможные варианты релаксационных кривых и пространственных профилей люминесценции, отражающие измерение диффузионной подвижности в результате экспонирования. Выполнено сравнительное исследование диффузии в модельной системе двумя методами.

Плазмон-усиленный перенос энергии в гибридных пористых структурах для люминесцентных сенсоров

Игорь Юрьевич Никитин — 2024-11-15

Синтезирована и исследована гибридная наноструктура, состоящая из островковой серебряной пленки, покрытой нанопористым оксидом алюминия, полученным в результате анодного оксидирования металлической алюминиевой пленки. В присутствии серебряных наночастиц собственная люминесценция анодного оксида алюминия, обусловленная наличием F-центров в его структуре, усиливается. Нанесение красителя Родамин 6Ж на синтезированную наноструктуру приводит к тушению люминесценции F-центров оксида алюминия с одновременным усилением интенсивности люминесценции красителя, что свидетельствует об эффективном переносе возбуждения от F-центров на краситель в присутствии серебряных наночастиц, обладающих плазмонным резонансом в близкой полосе частот. Синтезированная структура может найти применение в оптических сенсорах и приемниках оптического излучения.

Простой оптический сканер для просвечивающей визуализации биологических объектов

Aleksandr Khanbekyan — 2024-11-15

Представлена схема установки просвечивающей визуализации для биомедицинских применений, основанная на поточечном пространственном сканировании непрерывного лазерного пучка и преимущественной регистрации прошедших баллистических фотонов. Особенностью схемы является простота микрокомпьютерного управления режимами сканирования и обработки регистрируемого сигнала, а также использование недорогого высокочувствительного фотоприемника с расширенным динамическим диапазоном и высокой линейностью отклика. Работоспособность схемы протестирована на модельных и биологических объектах.

Двулучепреломление и дихроизм вакуума в поле стоячей электромагнитной волны

Иван Александрович Александров — 2024-11-15

Исследуются эффекты вакуумного двулучепреломления и дихроизма в задаче, в которой пробный фотон пересекает сильную стоячую электромагнитную волну, образованную двумя встречными плоскими лазерными пучками. Анализ основан на вычислении поляризационного тензора. Рассматривается как режим относительно низких лазерных частот и энергий фотона, так и область, где энергии имеют порядок энергии покоя электрона. В первом случае, если внешнее поле достаточно слабое, можно получать очень точные предсказания с использованием локальных значений вклада старшего порядка в эффективном лагранжиане Гейзенберга-Эйлера. Однако для рассмотрения режимов высокой энергии и сильного поля необходимо применять другие методы. Здесь мы используем приближение локально постоянного поля (locally-constant field approximation, LCFA) и вычисляем вещественную и мнимую части поляризационного тензора, меняя направление распространения пробного фотона. Показано, что если ось распространения фотона параллельна оси распространения лазерных пучков, то эффекты полностью определяются встречным пучком, в то время как сопутствующий пучок не влияет на рассматриваемые процессы. Если фотон движется перпендикулярно оси лазерных пучков, то обе плоские волны одинаково значимы. В этом случае в рамках приближения Гейзенберга-Эйлера достаточно умножить соответствующий результат, полученный для одиночного пучка, на 2, тогда как предсказания LCFA менее тривиальны, поскольку они включают нелинейные вклады более высоких порядков.