СО РАН

Развитие научных основ квантовой оптики и квантовой электроники. Разработка новых направлений их применения.

 Россия

В оглавление. Далее.

В Институте сильноточной электроники создана лазерная система ультрафиолетового излучения с выходной энергией генерации до 200 Дж, длительностью импульса от 10-9с до 3·10-7 с, шириной спектральной линии 0,01 - 30 см-1 и расходимостью излучения, близкой к дифракционному пределу.
Система состоит из двух электроразрядных лазеров с активным объемом 3х1,5х70см3, в которых формируется высококачественный лазерный пучок, предварительного усилителя и основного усилителя. В качестве предварительного усилителя используется электроразрядный лазер с рентгеновской предионизацией, имеющий активный объем 6х12х80 см3 и генерирующий в импульсе до 15 Дж излучения. Основной усилитель с активным объемом 25х25х100см3, возбуждаемым двумя электронными пучками, генерирует импульс излучения с энергией до 200 Дж.
При разработке лазерной системы использовались новые технологии, разработанные в ИСЭ, и особое внимание уделялось малым весогабаритным параметрам ее элементов. Так, габаритные размеры усилителя 4,2х0,6х1,8 м3, возбуждаемого электронным пучком, намного меньше, чем у всех известных в мире лазерных систем с подобными выходными параметрами излучения.
Созданная система позволяет осуществлять комплексные исследования по взаимодействию высококогерентного ультрафиолетового излучения разной длительности импульса с различными материалами и средами.
В том же Институте разработана система питания для импульсно-периодического электроразрядного XeCl-лазера. Для накачки лазера применен генератор, выполненный на основе емкостных накопительных линий и многоканального искрового коммутатора. Предварительная ионизация рабочей смеси газов Ne-Xe-HCl в активной области объемом 5,5х7х100 см3 осуществляется мягким тормозным рентгеновским излучением. Энергия импульса лазерного излучения на длине волны 308 нм составляет ~14 Дж при коэффициенте преобразования энергии, запасенной в емкостных линиях, в энергию излучения на уровне 4%.
В Институте лазерной физики достигнуты рекордные значения долговременной стабильности частоты Nd:YAG-лазеров с диодной накачкой. Nd:YAG-лазеры стабилизировались по частоте резонансов насыщенного поглощения на компонентах сверхтонкой структуры перехода X(v"=О", J"=5b) B(v=32, J=57) молекулярного йода с использованием второй гармоники излучения 532 нм. Для измерения долговременной стабильности частоты Nd:YAG-лазеров была проведена регистрация разностной частоты биений между двумя независимо стабилизированными лазерами в течение 5000 с.
Рассмотрена возможность применения компактных высокостабильных кристаллических лазеров с диодной накачкой в качестве высокочувствительных детекторов гравитационных волн.
В рамках международного проекта по прецизионной спектроскопии атома мюония с участием Резерфордовской лаборатории, Оксфордского университета (Великобритания), Физического института Гейдельбергского университета (Германия), Йельского университета (Нью Хавен, США), Институтом лазерной физики СО РАН впервые получены следующие результаты:

Институтом лазерной физики впервые выполнена серия измерений сдвигов частот компонентов дублета отдачи на F2(2) линии метана с относительной погрешностью 5,10-14 из-за влияния различных физических факторов. Результаты исследований показали, что в условиях эффективной селекции холодных CH4-молекул влияние физических факторов мало, что позволяет достигать долговременную стабильность и воспроизводимость частоты лазерных стандартов на уровне 10-15 - 10-17.
На основе этих результатов принципиально улучшена долговременная стабильность до 5х10-15 и воспроизводимость частоты до 10-14 созданного в Институте транспортируемого ультрастабильного He-Ne/CH4-лазера и установленного в прецизионном лазерном спектрометре в лаборатории проф. Т.Хэнша Института квантовой оптики Макса Планка (Гархинг, Германия) для прецизионных измерений частот переходов атома водорода. В результате совместных экспериментов увеличена точность измерений частоты 1S-2S перехода атома водорода более чем на порядок, что позволило впервые определить постоянную Ридберга с наивысшей на сегодняшний день точностью (порядка 10-12).
В Институте автоматики и электрометрии впервые получена непрерывная комбинационная генерация на ряде сине-зеленых линий иона аргона (4p—>4s) при оптической накачке с метастабильного уровня 3d : 610,4—>457,9; 648,3—>457,9; 613,9—>496,5; 624,3—>488,0; 617,2—>501,7нм. Обнаружено предсказанное ранее увеличение в 3-5 раз мощности генерации такого комбинационного ионного лазера за счет кулоновской диффузии в пространстве скоростей. Измерены скорость возбуждения и константа релаксации метастабильного уровня. Методом пробного поля зарегистрирован провал Беннета на метастабильном уровне. Показано, что за счет кулоновской диффузии контур становится экспоненциальным, а его ширина в 100 раз превышает однородную.
В том же Институте разработана общая теория диссипативных солитонов, возникающих вследствие эффекта светоиндуцированного дрейфа (СИД). Предсказана принципиальная возможность распада первоначального распределения концентрации частиц на два диссипативных солитона, движущихся в разные стороны. Предсказанный эффект возникает при облучении среды белым светом, когда имеет место знакопеременная зависимость скорости СИД от оптической толщины.
В мае 1995 г. на трехгодичный срок эксплуатации на станции "МИР" (модуль "СПЕКТР") запущен первый российский космический лидар "Балкан-1", разработанный Институтом оптики атмосферы совместно с КТИ "Оптика", для зондирования облачных полей и земной поверхности из Космоса. В июле октябре успешно проведены первые серии экспериментов с лидаром "Балкан-1", подтвердившие правильность заложенных в нем научных и технических решений.
Таким образом, в ИОА завершено создание многоуровневой системы глобального контроля высотной стратификации оптико-физических параметров атмосферы, основанной на использовании дистанционных средств зондирования наземного, морского, самолетного и космического базирования.
Эта система прошла успешную апробацию и продемонстрировала высокую эффективность в совместных комплексных подспутниковых экспериментах: на станции высотного лазерного зондирования с американским космическим лидаром "LITE-Shattle"; с морским комплексом аппаратуры в экспедиции на научно-исследовательском судне НИС "Академик М.Келдыш"; в комплексном самолетном эксперименте по исследованию влияния источников загрязнений на качество атмосферного воздуха по акватории оз.Байкал.
На основе ранее развитой в том же Институте теории, подтвержденной неоднократными экспериментами, в т.ч. и в период совместных экспериментальных работ с Институтом оптоэлектроники Германского авиакосмического агентства по исследованию пограничного слоя атмосферы (вблизи г. Оберпфаффенхофена) разработаны эффективные методы зондирования параметров атмосферной турбулентности с помощью допплеровских лидаров для систем оперативного экологического мониторинга пограничного слоя атмосферы, основанные на измерении временной структурной функции и спектра флуктуаций скорости ветра.
Институтом автоматики и электрометрии в области атомной спектроскопии предсказаны аномалии в спектре линейного поглощения монохроматического излучения на резонансных переходах атомов в условиях большого сверхтонкого расщепления основного состояния. Аномалии проявляются в виде узких спектральных структур, не привязанных по частоте ни к одному из реальных атомных переходов, и обусловлены спецификой формы контура Фойгта и процессами оптической перекачки между компонентами сверхтонкой структуры.
В Институте физики им. Л.В.Киренского впервые экспериментально измерены времена лазерно-индуцированного образования фрактальных агрегатов в гидрозолях серебра, проявляющегося по значительным спектральным изменениям области облучения. Полученные данные характеризуют одну из важнейших характеристик обнаруженных ранее фотохромных реакций металлического коллоидного серебра.
В Отделении ведутся поддерживаемые администрацией Новосибирской области работы по созданию широкого спектра лазерной техники для медицины.
В Институте лазерной физики создан действующий опытный образец УФ-лазерной офтальмологической установки в соответствии с медико-техническими требованиями. В основе этой установки лежит эксимерный ArF лазер с длиной волны лазерного излучения 193 нм.
В том же Институте разработана и создана лазерная хирургическая установка на основе кристаллических активных сред для проведения операций на паренхиматозных органах, головном и костном мозге. Высокий КПД и автономность охлаждения позволяют использовать установку в зданиях любой этажности и сократить потери крови в 2-3 раза по сравнению с традиционными методами хирургии. Установка проходит испытания в Специализированной легочно-хирургической туберкулезной больнице № 1 и в НИИ травматологии и ортопедии Минздрава России.
КТИ научного приборостроения передана в опытную эксплуатацию в Лазерный торокальный центр (г. Новосибирск) лазерная система ранней диагностики онкологических заболеваний. Разработка выполнена с привлечением средств внебюджетного фонда Президиума СО РАН.

В оглавление. Далее.

СО