Главная – Журналы – Поиск по журналам

Рассмотрена динамика взаимодействия электромагнитного излучения ближнего инфракрасного диапазона с волной пространственного заряда (ВПЗ), распространяющейся в объёме полупроводникового цилиндрического волновода на основе n -GaAs. Продемонстрирована возможность фазовой модуляции замедляемой электромагнитной волны типа моды «шепчущей галереи» с глубиной от 10 до 30 рад. Показано, что при дальнейшем распространении в оптическом волноводе модулированное по фазе излучение распадается на последовательность ультракоротких импульсов, частота следования которых совпадает с частотой ВПЗ, реализуемой в волноводе. Обнаружено, что пиковая мощность сформированных импульсов превосходит среднюю мощность вводимого в волновод излучения приблизительно на три порядка и может достигать значений 20-50 Вт. Оптимальная длина, на которой происходит формирование оптических импульсов за пределами волновода, существенно зависит от амплитуды и частоты модуляции концентрации свободных носителей заряда, связанной с распространяющейся ВПЗ.

Изготовлено двухсердцевинное волокно на основе теллуритного стекла с взаимодействующими одномодовыми сердцевинами, в котором исследовано линейное и нелинейное распространение ультракоротких импульсов. В изготовленном волокне экспериментально продемонстрирован эффект нелинейно-оптического переключения ультракоротких импульсов на длине волны 1,56 мкм, который проявлялся в виде перераспределения энергии между сердцевинами на выходе волокна при увеличении энергии входного импульса, введённого в одну из сердцевин волокна. Эффект наблюдался при относительно невысоких энергиях импульсов менее 2 нДж, что представляет интерес для создания насыщающихся поглотителей для волоконных лазеров с синхронизацией мод.

Обсуждается роль взаимодействия волн накачки и генерации в волоконном лазере со случайно распределённой обратной связью за счёт слабого рэлеевского обратного рассеяния, работающем в режиме узкополосной генерации, которая наблюдается при небольшом превышении мощности накачки над пороговой. Спектр в этом случае состоит из узких (менее 1 МГц) мод, имеющих типичное время жизни 1 мс. Ранее было продемонстрировано, что за процесс декомпозиции мод могут отвечать как внешние шумы (термические или акустические), так и нелинейный процесс четырёхволнового взаимодействия между модами генерации. Построена модель нелинейного взаимодействия волны накачки со сверхузкой модой генерации и показано, что фазовая кросс-модуляция между ними может привести к разрушению моды, если разбегание волн происходит достаточно медленно. Отсюда следует, что режим узкополосной генерации зависит от дисперсии волокна, поскольку последняя определяет соответствующую длину разбегания. Сравнение с экспериментом подтверждает этот вывод: в случайных лазерах на основе волокон с низкой дисперсией не наблюдается узкополосной генерации, в то время как для волокон с большим коэффициентом дисперсии она существует.

Предложен новый тип элемента, обеспечивающего синхронизацию мод в волоконном лазерном источнике ультракоротких импульсов. Этот элемент представляет собой пару связанных микроволоконных тейперов, покрытых слоем углеродных нанотрубок, и объединяет в себе функции насыщающегося поглотителя и выходного ответвителя. Предлагаемый вариант изготовления насыщающегося поглотителя отличается технологической простотой и может применяться практически в любой оптической лаборатории. На основе полученного образца поглотителя-ответвителя и активных волокон, легированных эрбием, изготовлен кольцевой волоконный лазер, в котором экспериментально продемонстрирована синхронизация мод с генерацией пикосекундных солитонных импульсов.

Рассматривается задача калибровки векторного магнитометра, технологические погрешности производства которого приводят к недопустимым при эксплуатации ошибкам измерений. Предложен статистический метод калибровки на основе итерационной минимизации невязки результата измерения и точного значения индукции магнитного поля, получаемого за счёт использования стационарного измерителя высокой точности. Приводятся результаты эксперимента, иллюстрирующие эффективность метода.

В настоящее время при решении задачи автономной навигации по параметрам оптического потока, снимаемого видеокамерой во время движения объекта, определяются только составляющие линейной и угловой скоростей объекта. Подобное определение скоростей является лишь частью общей задачи навигации - текущего позиционирования объекта и определения его угловой ориентации - и не позволяет решить её в целом. В связи с этим рассмотрен интеграционный подход, позволяющий объединить возможности инерциальной навигационной системы, которая обеспечивает решение задачи автономной навигации в целом, и системы навигации по оптическому потоку, позволяющей осуществлять автономное наблюдение параметров линейного и углового движений с минимальными аппаратными затратами. Поскольку при использовании этих систем серьёзную проблему представляет сложность учёта помех с различной вероятностной природой, то синтез стохастической модели предложенной интегрированной инерциально-оптической системы проведён с учётом возможности дальнейшего применения методов, учитывающих влияние помех при оценке навигационных параметров объекта, т. е. методов современной теории стохастической фильтрации. В результате для оценки полного вектора параметров движения объекта по измерениям интегрированной инерциально-оптической системы навигации построен модифицированный расширенный фильтр Калмана, учитывающий корреляцию шумов объекта и наблюдателя. Проведён численный эксперимент, иллюстрирующий эффективность предложенного подхода.

Представлена адаптивная оптическая система для коррекции искажений лазерного излучения на протяжённой атмосферной трассе в режиме реального времени, которая включает в себя блок эмуляции атмосферной турбулентности и контур опережающей коррекции обусловленных запаздыванием корректирующего зеркала Tip-Tilt ошибок углов наклона лазерного пучка. Алгоритмы опережающей коррекции протестированы на основе численного анализа измерений, выполненных датчиком волнового фронта Шэка - Гартмана.

При проектировании устройств терагерцевого диапазона на основе резонансно-туннельных структур с рабочей точкой на участке отрицательной дифференциальной проводимости возникают серьёзные проблемы в прогнозировании вольт-амперных характеристик таких структур. Решается задача прогнозирования вольт-амперных характеристик резонансно- туннельных диодов на участке отрицательной дифференциальной проводимости для устройств преобразования сигналов. Предложен метод расчёта гистерезиса на вольт-амперных характеристиках резонансно-туннельных диодов. Разработанная модель отличается от ранее применявшихся подходов использованием для описания гистерезиса стационарного варианта формализма волновых функций, в то время как ранее применялись нестационарные уравнения формализма функций Вигнера или квантовой гидродинамики. Показано, что гистерезис является следствием межэлектронного взаимодействия в квантовом канале резонансно-туннельной структуры, которое может быть учтено с помощью метода самосогласованного поля. Рассмотрены три типа начальных условий для системы уравнений Шрёдингера - Пуассона, и показано, что появление гистерезиса на вольт-амперных характеристиках резонансно-туннельных диодов достигается применением специальных начальных условий при процедуре самосогласования. Выяснено, что гистерезис проявляется в стационарном случае постоянного напряжения, что возможно предсказать путём вариации начальных условий при проведении процедуры самосогласования.

Проведено исследование нелинейного фототермического эффекта, возникающего в процессе локальной лазерной абляции плёнок оксидов металлов с различной теплопроводностью. Показано, что ширина треков монотонно уменьшается при изменении коэффициента теплопроводности в пределах от 25 до 1 Вт/(м · К). Установлено, что умеренное уменьшение теплопроводности плёнки не приводит к значительному сокращению ширины трека. Сделан вывод о совместном влиянии на минимальную ширину трека коэффициента теплопроводности и фактора теплового разгона, который вносит дополнительную нелинейность в процесс нагрева оксидной плёнки.

В настоящее время к кристаллам GaSe как частному случаю ван-дер-ваальсовых материалов проявляется повышенный интерес исследователей и разработчиков в областях терагерцевой оптоэлектроники и интегральной фотоники. С инженерной точки зрения важным является точное знание нелинейно-оптического коэффициента, в частности на телекоммуникационных длинах волн. Его изучению уделялось мало внимания, а имеющиеся данные значительно различаются. В связи с этим в работе проведена независимая оценка нелинейно-оптического коэффициента d^eo₂₂ кристаллов GaSe_1-xS_x (где x = 0; 0,03; 0,12; 0,16 и 0,22), отвечающего за взаимодействие частот излучения оптического (включая телекоммуникационный) и терагерцевого диапазонов. По совокупности данных, полученных с помощью электрооптических измерений, и предсказаний, основанных на правиле Миллера, показано, что значение d^eo₂₂ для кристаллов с различным легированием не превышает 20 пм/В для длин волн ближнего инфракрасного диапазона. Полученное значение до 2 раз меньше, чем представленное в работах других авторов.