Фотонное эхо. Динамика неупорядоченных молекулярных твердотельных сред: исследования методами фотонного эха и спектроскопии одиночных молекул Вайнер Юрий Григорьевич Газы таллий фотонное эхо эксперименты

ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2008, том 72, № 1, с. 67-72

НЕКОГЕРЕНТНОЕ ФОТОННОЕ ЭХО В СПЕКТРОСКОПИИ ПРИМЕСНЫХ ОПТИЧЕСКИ ПЛОТНЫХ СРЕД

Рассмотрена возможность использования некогерентного фотонного эха в спектроскопии примесных оптически плотных сред. Изложен теоретический подход к описанию явления. Представлены результаты эксперимента по исследованию некогерентного фотонного эха в рубине при температуре жидкого гелия в условиях транспортировки возбуждающего импульса по оптоволокну. Изучена спектральная зависимость интенсивности эха. Исследована кривая спада сигнала некогерентного эха, и получено значение времени фазовой релаксации, равное 98 нс.

ВВЕДЕНИЕ

Широкое использование в современной оптической спектроскопии импульсов пико- и фемтосе-кундной длительности позволяет получать информацию о различных процессах релаксации и соответствующих им однородных ширинах линий. Хорошо зарекомендовал себя метод когерентной фотонной эхо-спектроскопии . Разрабатываемый в настоящее время метод некогерентного фотонного эха (НФЭ) , обладающий фемтосекунд-ным временным разрешением, позволит не только существенно упростить процесс определения времен фазовой релаксации, но также даст возможность исследовать быстропротекающие релаксационные процессы, например спектральную диффузию и электрон-туннельное взаимодействие.

Спектроскопические исследования кристаллов, содержащих примесные атомы с недостроенной электронной оболочкой, послужили основой развития ряда направлений техники, объединяемых термином квантовая электроника. В свою очередь потребности техники стимулировали дальнейшие фундаментальные исследования энергетических спектров таких кристаллов. В то же время эти кристаллы становятся пробными средами для отработки новых методов спектроскопии, расширяющих и дополняющих возможности традиционных методов исследования. Развитие лазерной техники, теоретическое предсказание , а затем и практическая реализация явления фотонного эха (ФЭ) послужили основой создания новой области знаний - когерентной оптики. Перспективы технических приложений когерентных оптических переходных явлений также очень широки. В оптике они связаны с обнаружением долгоживу-

1 Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завой-ского КазНЦ РАН.

2 Казанский государственный университет.

щего стимулированного фотонного эха (ДСФЭ) , а также эффектов корреляции и обращения временных форм и волновых фронтов оптических импульсов . Создание оптических запоминающих устройств, оптических эхо-процессоров и реализация эхо-голографии - предмет интенсивно развивающейся области нелинейной оптики - когерентной оптической обработки информации. Практическая значимость исследований твердотельных примесных материалов методами когерентного и некогерентного фотонного эха заключается в возможности поиска и отбора перспективных носителей информации для оптических эхо-процессоров .

Необходимо отметить, что исследования релаксационных процессов в эхо-спектроскопии производят, как правило, при температуре жидкого гелия. Весьма актуальна проблема повышения температуры рабочих образцов. Введение в когерентную фотонную эхо-спектроскопию некогерентных методов позволит существенно расширить температурный диапазон и исследовать быстропротекающие релаксационные процессы при высоких температурах (вплоть до комнатных). В связи с этим интересны результаты работы , выполненной в технике стимулированного фотонного эха при возбуждении полимерной пленки, легированной молекулами красителя (фталоцианин в поливинилбутира-ле) фемтосекундными импульсами при комнатной температуре. Элементарные оценки показывают, что для увеличения температурного диапазона измерений методом НФЭ в сторону высоких температур (до десятков градусов Кельвина и выше) необходимое временное разрешение должно составлять не менее десятков фемтосекунд. Такое разрешение может быть достигнуто разработкой специальных широкополосных (шумовых) лазеров, причем без применения дорогостоящей фемтосекундной техники. Например, в описан лазер на красителе с поперечной лазерной накачкой (вторая гармони-

ка Ш3+: УЛв-лазера), построенный по безрезона-торной схеме. Возможности использования методов некогерентного фотонного эха для исследования процессов при температурах выше азотной подробно рассматриваются также в .

Другая важная проблема - минимизация устройств оптической памяти и эхо-процессоров. Громоздкие экспериментальные установки на основе мощных твердотельных лазеров, использующие оптические линии временных задержек, не позволяют реализовать компактные устройства. В решении проблем создания устройств на основе ДСФЭ может помочь использование световодов для достижения точной адресации в каждую из ячеек памяти; применение оптических микрорезонаторов для улучшения энергетики; использование матриц полупроводниковых лазеров для возбуждения и матричных фотоприемников для регистрации сигналов эха. Обратим внимание на то, что в сообщалось о наблюдении интенсивных сигналов ФЭ в легированном эрбием световоде. Это в принципе открывает возможность записи информации в режиме ФЭ непосредственно на материале световодов.

Следовательно, целесообразно подключать эхо-процессоры к оптоволоконным коммуникациям, реализуя линии задержек также на основе оптического волокна. Именно поэтому данная экспериментальная работа была нацелена на исследование оптимальных режимов формирования НФЭ в условиях, когда первый возбуждающий импульс подводили к носителю информации (кристаллу рубина) по оптоволокну, а широкополосность возбуждающего излучения обеспечивали за счет использования лазера на красителе с шириной спектра излучения, равной 0.01 нм, на длине волны 693.4 нм.

НЕКОГЕРЕНТНОЕ ФОТОННОЕ ЭХО

Фотонное эхо принято относить к классу когерентных оптических переходных явлений. Однако еще в 1984 г. появились работы по наблюдению некогерентного фотонного эха в условиях возбуждения резонансной среды двумя независимыми по фазе (взаимно некогерентными) импульсами хаотического света . Напомним, что в традиционной схеме возбуждения ФЭ задержка одного из возбуждающих импульсов относительно другого осуществляется в оптической линии задержек, при этом первый импульс воздействует непосредственно на образец. В этих условиях разность фаз импульсов на входе в образец оказывается заданной и стабильной, а при нулевой задержке такие импульсы формируют интерференционную картину, являющуюся признаком их взаимной когерентности. В случае возбуждения эхо-сигнала двумя независимыми импульсными источниками широкополосного света такая взаимная когерентность отсутствует, но тем не менее фотонное эхо наблюдает-

ся. В Р. Беч и С. Хартман сообщали о наблюдении некогерентного фотонного эха в парах атомарного натрия в условиях возбуждения с помощью двух независимых импульсных источников широкополосного оптического излучения с шириной полосы 10 ГГц. В был выполнен эксперимент по изучению НФЭ с широкополосным источником света на твердотельном образце - силикатном стекле, легированном ионами неодима, и описана физическая модель НФЭ, основанная на режиме аккумулированного фотонного эха.

Физика некогерентного фотонного эха была впервые исследована также в . Отметим, что временное разрешение методики ФЭ определяется в общем случае не длительностью возбуждающих импульсов, а временем когерентности излучения источника (т.е. обратной шириной спектра его излучения). Ключевым моментом здесь является то, что два луча получаются делением одного общего луча на полупрозрачной пластине. При этом они сохраняют взаимную когерентность при задержках т < тс, где тс - время когерентности источника возбуждения. Тогда, при использовании для возбуждения ФЭ широкополосного источника, время когерентности которого тс значительно меньше длительности импульса излучения, временное разрешение методики ФЭ может быть существенно повышено и достигать фемтосекундно-го диапазона.

Формирование ФЭ в условиях возбуждения излучением широкополосного лазера можно объяснить на примере аккумулированного стимулированного фотонного эха (АСФЭ), возбуждаемого совокупностью идентичных пар импульсов и одиночным считывающим импульсом . Каждая идентичная пара возбуждающих импульсов и считывающий импульс вызывают генерацию своего стимулированного фотонного эха (СФЭ). Если интервал времени т во всех парах строго одинаков, то сигналы СФЭ от этих пар будут сфазированными, а их энергия будет накапливаться. В итоге формируется сигнал АСФЭ. Широкополосный импульс длительностью Дх можно "разбить" на последовательность независимых коротких или ультракоротких импульсов длительностью Дх, которая равна времени когерентности излучения тс. Излучение каждого из этих подымпульсов по прошествии времени, большего тс, "забывает" о фазе предыдущего подымпульса, т.е. излучение в каждом из них можно рассматривать как независимое (взаимно некогерентное). В отличие от случая АСФЭ временной интервал между идентичной парой и считывающим импульсом является нулевым, а роль считывающего импульса выполняют различные участки возбуждающего импульса. В силу независимости подымпульсов порядок возбуждения эхо-сигнала соответствует порядку возбуждения СФЭ. Далее, поскольку число независимых подынтерва-

Рис. 1. Блок-схема экспериментальной установки: ОЛЗ - оптическая линия задержек, ФЭУ - фотоэлектронный умножитель, ЦО - цифровой осциллограф, ОБУ - операционный блок управления.

^Г^Образец ^^

лов велико, а индивидуальные задержки между под-ымпульсами совпадают, этот порядок аналогичен случаю АСФЭ. Таким образом, общий эхо-отклик

высвечивается в направлении 2к2 - кх, но порядок следования временных участков в суммарном сигнале СФЭ становится обратным. Все остальные пары подымпульсов также приведут к генерации эхо-сигналов, однако из-за того, что длительности считывающих импульсов случайные, они дают вклад в суммарный эхо-сигнал, не зависящий от вр

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст . Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут

ФЕМТОСЕКУНДНОЕ ФОТОННОЕ ЭХО В ПОЛИМЕРНЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ ПЛЕНКАХ ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
САМАРЦЕВ В. В. - 2008 г.

ФОТОННОЕ ЭХО - когерентное излучение, испускаемое средой по окончании воздействия на неё последовательности интенсивных коротких импульсов резонансного эл--магн. (светового) поля и обусловленное восстановлением фазового согласования между отд. излучателями. Эффект Ф. э. был предсказан в 1962 У. X. Копвиллемом и В. Р. Нагибаровым и наблюдён экспериментально в 1964 И. Абеллой, Н. Курнитом и С. Хартманом.

Эффект Ф. э. является следствием динамики квантовых переходов в среде в условиях неоднородного уширения резонансной спектральной линии (см. Уширение спектральных линий )и по своей природе аналогичен спиновому эху . Рассмотрим поведение резонансного отклика среды при последовательном воздействии на неё двух импульсов излучения (рис. 1) с частотой со, близкой к частоте w ba разрешённого перехода между квантовыми уровнями а и b частиц веществ (атомов, молекул, примесных центров и т. п.). Первый, возбуждающий импульс переводит атомы, первоначально находившиеся в ниж. состоянии |a > в когерентную суперпозицию состояний |a > и |b >, индуцируя тем самым элементарные диполи, колеблющиеся с частотой поля и связанные между собой по фазе. Вследствие этого образуется волна макроскопич. поляризации вещества с частотой со и волновым вектором k 1 .

Рис. 1. Формирование двухимпульсного эха: 1, 2 - падающие импульсы; 3 - сигнал затухания свободной поляризации; 4 - импульс фотонного эха .

По окончании воздействия возбуждающего импульса амплитуда наведённой резонансной макроскопич. поляризации постепенно уменьшается (см. Затухание свободной поляризации ).Это уменьшение обусловлено, во-первых, действием процессов необратимой релаксации (см. Двухуровневая система) , к-рые ведут к потере когерентного возбуждения отд. излучателей с характерным временем T 2 =g -1 (g - однородная полуширина линии). Во-вторых, оно связано с расфазировкой колебаний диполей, вызванной различием их собств. частот w ba . Эфф. скорость затухания из-за расфазировки определяется временем T 2 *; для гауссовой ф-ции распределения собств. частот g(w ba -w) это время определяется как

где g н -однородная полуширина спектральной линии на полувысоте, w 0 -её центр. частота.

Если преобладает неоднородное уширение (T 2 >>T 2 *) то макроскопич. поляризация успевает затухнуть, прежде чем релаксирует когерентное возбуждение отд. излучателей. Принципиально важно, что последний механизм затухания является о б р а т и м ы м. Под действием второго импульса длительностью t 2 <<T 2 фазы атомных осцилляторов меняют знак, вследствие чего после его окончания (t >t 3) расфазировка излучателей сменяется их фазировкой. Это означает, что если по окончании первого импульса разность фаз dj двух любых атомных осцилляторов увеличивалась с пост. скоростью Dw, равной разности их собств. частот, то после обращения фаз dj убывает с той же скоростью Dw. В результате формируется т. н. эхо-импульс поляризации среды, достигающей максимума в момент времени t э = 2Dt , когда все осцилляторы оказываются вновь полностью сфазированными. Импульс когерентного эл--магн. излучения, порождаемый эхо-поляризацией среды, и называется фотонным или световым эхом.

Описанный процесс можно наглядно пояснить, используя векторную модель двухуровневой системы и считая, что площади импульсов 1 и 2 равны соответственно q 1 =p/2 и q 2 = p. Полагаем, что

где d ba - матричный элемент дипольного момента; см. Пи-импулъс . Кроме того, полагаем, что w = w 0 и длительности импульсов t 1,2 <<T 2 , Т 2 * , а следовательно, их воздействие на все излучатели одинаково. Тогда к концу первого импульса векторы Блоха R , представляющие состояние отд. резонансных атомов, оказываются повёрнутыми на угол p/2 и одинаково ориентированными вдоль оси 2 (рис. 2, а) , так что "активная" составляющая макроско-пич. поляризации достигает макс. величины. В дальнейшем в отсутствие электрич. поля возбуждающего импульса векторы Блоха отд. атомов прецессируют вокруг оси 3 каждый со своей угл. скоростью, равной D = w 0 -w ba , расходясь "веером" в плоскости 1-2 (рис. 2, б ). Образование "веера" отражает процесс расфазировки излучателей. Под действием второго импульса происходит поворот каждого из векторов R на 180 вокруг оси 1, в результате чего все фазы меняют знак (рис. 2, в) . После окончания p-импульса векторы Блоха снова прецессируют вокруг оси 3 каждый со своей скоростью D, однако на этот раз прецессия ведёт к "свёртыванию веера": в момент времени t э они оказываются опять одинаково ориентированными (рис. 2, г) , что соответствует полной фазировке атомных излучателей. Расчёт интенсивности импульса Ф. э. при двухимпульс-ном возбуждении, основанный на ур-ниях для матрицы плотности ансамбля N двухуровневых систем, для случая t 1,2 <<T 2 ,T 2 * даёт

где I 0 - интенсивность спонтанного испускания отд. атома, ф-ция распределения g(w ba - w 0) предполагается гауссовой, а w = w 0 . Интенсивность Ф. э. пропорциональна квадрату числа излучателей N -особенность, присущая эффектам коллективного испускания (см. Сверхизлучение, Затухание свободной поляризации) . Из ф-лы (*) видно также, что I э достигает макс. величины при q 1 = p/2 и q 2 = p, т. е. когда падающие импульсы являются p/2- и p-импуль-сами соответственно.

При увеличении времени задержки между импульсами Dt интенсивность эха экспоненциально уменьшается с постоянной времени T 2 /4, что объясняется действием процессов необратимой релаксации.

Кроме рассмотренного выше простейшего случая т. н. двухимпульсного, или первичного, эха существует целый ряд др. разновидностей Ф. э., получаемых в зависимости от используемой последовательности подаваемых извне импульсов: индуцированное (стимулированное) эхо, многократное эхо, эхо Карра - Парселла и т. п.

В отличие от спинового эха, сигналы Ф. э. испускаются в строго определённых направлениях. Так, волновой вектор двухимпульсного эха k , определяется волновыми векторами первого k 1 и второго k 2 импульсов: k э = 2k 2 -k 1 .

Импульс индуцированного эха формируется последовательностью трёх импульсов и имеет волновой вектор k и = k 3 + k 2 - k 1 ; при k 3 = -k 2 он распространяется в направлении, обратном k 1 .

Форма огибающей импульсов эха зависит от соотношения между длительностью падающих импульсов и временами Т 2 и T 2 *. Так, в предельном случае t 1,2 <<Т 2 , Т 2 * форма импульса первичного эха является, по существу, временным фурье-образом спектрального распределения собств. частот g(w ba - w 0). В др. предельном случае Т 2 * << t 1,2 << Т 2 возбуждение среды "запоминает" форму первого импульса и она может быть воспроизведена в форме т. н. обращённого эха, когда второй импульс имеет вид стоячей волны.

На форме импульса Ф. э. сказывается также структура энергетич. уровней; расщепление уровней приводит к соответствующей модуляции огибающей эха.

Состояние поляризации эхо-излучения определяется состоянием поляризации возбуждающих импульсов и типом квантового перехода в веществе.

Эффекты типа Ф. э. возможны и при многофотонном возбуждении квантовых переходов, когда определ. комбинация частот падающих импульсов совпадает с частотой соответствующего квантового перехода. В этом случае, однако, формирующийся макроскопич. эхо-отклик среды может оказаться неизлучающим вследствие правил отбора (см. Многофотонные процессы, Многофотонное поглощение ). Для его наблюдения можно использовать дополнительное (пробное) излучение, в поле к-рого эхо-отклик вовлекается в процесс параметрич. смешения частот.

Для наблюдения Ф. э. используются в осн. метод возбуждения соответствующей последовательностью коротких лазерных импульсов и метод штарковского переключения частоты квантового перехода короткими импульсами эл--статич. поля (см. Штарка эффект ), настраивающими частоту перехода в резонанс с непрерывным лазерным излучением.

Применения Ф. э. весьма разнообразны. Оно используется в нелинейной спектроскопии для измерения времён релаксации, исследования тонкой и сверхтонкой структур квантовых уровней энергии, изучения параметров столкновений в газах, идентификации типов квантовых переходов и т. д. Перспективны приложения эффектов Ф. э. в динамической голографии , в системах оптической обработки информации , в частности в системах оперативной памяти в оптических компьютерах , и т. д.

Лит.: Аллен Л., Эберли Дж., Оптический резонанс и двухуровневые атомы, пер. с англ., М., 1978; Шумейкер Р., Когерентная инфракрасная спектроскопия нестационарных процессов, в кн.: Лазерная и когерентная спектроскопия, пер. с ашл., М., 1982; Маныкин Э. А., Самарцев В. В., Оптическая эхо-спектроскопия, М., 1984. К. Н. Драбювич .

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Вайнер Юрий Григорьевич. Динамика неупорядоченных молекулярных твердотельных сред: исследования методами фотонного эха и спектроскопии одиночных молекул: исследования методами фотонного эха и спектроскопии одиночных молекул: Дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.05 Троицк, 2005 251 с. РГБ ОД, 71:06-1/116

Введение

ГЛАВА I. Низкотемпературная динамика неупорядоченных твердых тел и методы ее изучения 19

ГЛАВА II. Теоретические основы описания процессов оптической дефазировки в неупорядоченных примесных твердотельных системах при низких температурах 35

2.1. Стандартная модель двухуровневых систем 36

2.1.1. Основные положения модели 36

2.1.2. Параметры двухуровневых систем 37

2.1.3. Законы распределения ДУС по внутренним параметрам 38

2.2. Стохастическая модель случайных прыжков 40

2.2.1. Основные положения стохастической модели некоррелированных случайных прыжков 40

2.2.2. Взаимодействие примесного центра с ДУС 41

2.2.3. Пространственное и ориентационное распределения ДУС 42

2.3. Модифицированная теория ФЭ в низкотемпературных примесных

стеклах 43

2.3.1. Основные положения модифицированной модели ФЭ в низкотемпературных стеклах 45

2.3.2. Случай двухимпульсного фотонного эхо 48

2.3.3. Сравнение со стандартной теорией фотонного эха 51

2.3.4. Результаты модифицированной теории фотонного эха и их обсуждение: зависимость кривых спада от величины минимального расстояния между хромофором и двухуровневыми системами 53

2.4. Модель мягких потенциалов и ее применение для описания

оптической дефазировки в примесных аморфных системах 57

2.4.1. Основные положения модели мягких потенциалов 57

2.4.2. Основные соотношения, описывающие оптическую дефазировку в модели мягких потенциалов 61

2.5. Основные выводы по Главе II 65

ГЛАВА III. Метод фотонного эха и его возможности при исследовании процессов спектральной динамики в примесных твердотельных неупорядоченных средах 67

3.1. Фотонное эхо 67

3.1.1. Общие принципы 67

3.1.2. Излучение когерентного ансамбля хромофорных молекул 69

3.1.3. Векторная модель Блоха-Фейнмана 69

3.1.4. Основная идея метода ФЭ 73

3.2. Двух и трех импульсное фотонное эхо 75

3.3. Аккумулированное фотонное эхо 79

3.4. Некогерентное фотонное эхо 84

3.5. Выводы по главе III 86

ГЛАВАIV. Экспериментальные основы спектроскопии примесного центра с устранением временного и ансамблевого усреднений 87

4.1. Фотонное эхо и его применение для изучения динамики неупорядоченных твердотельных веществ 87

4.1.1. Двухимпулъсное фотонное эхо 89

4.1.2. Трехимпулъсное фотонное эхо 91

4.1.3. Некогерентное фотонное эхо 91

4.2. Экспериментальная техника фотонного эха и методика измерений 95

4.2.1. Лазерная система для генерации сигналов некогерентного ФЭ 95

4.2.2. Лазерная система для генерации импульсов пикосекундной длительности 96

4.2.3. Экспериментальные установки фотонного эха 97

4.2.4. Методика измерений 101

4.2.5. Методика приготовления образцов 105

4.3. Экспериментальная техника спектроскопии одиночных молекул и методика измерений 110

4.3.1. Применение метода спектроскопии одиночных молекул для изучения динамики неупорядоченных твердотельных веществ ПО

4.3.2. Регистрация спектров одиночных молекул в стеклах при низких температурах 113

4.3.3. Экспериментальная установка для регистрации спектров одиночных молекул 116

4.3.4. Методика приготовления образцов 119

4.3.5. Особенности регистрации спектров одиночных молекул в примесных стеклах 122

4.4. Выводы по главе 4 128

ГЛАВА V. Исследования оптической дефазировки в примесных органических стеклах и полимерах методом фотонного эха в широком диапазоне низких температур 130

5.1. Сравнение данных, полученных методом НФЭ, с данными, полученными методом 2ФЭ 131

5.2. Анализ данных, измеренных методом НФЭ, для резоруфина в-и d6-этаноле 135

5.2.1. Анализ вклада спектральной диффузии 138

5.2.2. Анализ вклада в оптическую дефазировку, обусловленного взаимодействием с НЧМ. 151

5.2.3. Эффект дейтерирования 157

5.2.4. Выводы по анализу данных дляp/d-э ир/й6-э 161

5.3. Исследования методами НФЭ и 2ФЭ 162

5.3.1. Общий обзор экспериментальных результатов, полученных методами НФЭ и 2ФЭ для шести неупорядоченных примесных систем 163

5.3.2. Анализ данных для низких температур 171

5.3.3. Модельные расчеты температурной зависимости в рамках модифицированной теории ФЭ в низкотемпературных стеклах 173

5.3.4. А нализ данн ых для области промежуточн ых температур 176

5.4. Анализ высокотемпературных данных с учетом спектра НЧМ 178

5.5. Анализ данных с использованием модели мягких потенциалов 183

5.5.7. Основные соотношения, описывающие уширение линий, используемые при анализе данных в рамках модели МП 183

5.5.2. Результаты модельных расчетов и их сравнение с экспериментом 184

5.6. Выводы по Главе V 188

ГЛАВА VI. Исследования динамики примесных органических полимеров методом спектроскопии одиночных молекул 190

6.1. Описание спектров одиночных молекул с использованием концепции моментов распределений 190

6.2. Результаты измерений спектров одиночных молекул ТБТ в аморфном полиизобутилене при Т = 2 К 191

6.2.1. Примеры спектров ОМ и их временная эволюция 192

6.2.2. Временное поведение спектров одиночных молекул, согласующееся с моделью ДУС 193

6.3. Модельные расчеты спектров одиночных молекул 197

6.3.1. Алгоритм расчета спектра одиночной молекулы 197

6.3.2. Выбор модельных параметров 198

6.3.3. Вклад ближних и дальних ДУС в спектр ОМ 199

6.4. Концепция моментов и особенности методики сравнения экспериментальных и теоретических результатов 202

6.5. Сравнение результатов модельных расчетов и экспериментальных данных по распределению моментов и ширин линий спектров ОМ 207

6.5.1. Анализ распределения моментов спектральных линий ОМ. 207

6.5.2. Дисперсия констант ы взаимодействия ДУС-хромофор и минимал ьное расстояние между примесным центром и ДУС 210

6.6. Спектры одиночных молекул в низкотемпературных стеклах и статистика Леви 212

6.7. Распределения ширин спектральных пиков и вклад квазилокальных низкочастотных колебательных мод в уширение спектров ОМ 214

6.8. Статистический анализ мультиплетной структуры спектров одиночных молекул 216

6.9. Характерные пространственные зоны взаимодействия двухуровневых систем с одиночной молекулой 217

6.10. Сравнение данных, полученных методами спектроскопии одиночных молекул и фотонного эха 224

6.11. Выводы по главе VI 227

Заключение 229

Список рисунков и таблиц 234

Список формул 238

Список использованной литературы

Введение к работе

Аннотация. Разработан новый подход в изучении неупорядоченных твердотельных молекулярных сред и проведены систематические экспериментальные и теоретические исследования динамики аморфных органических стекол и полимеров в широком интервале низких температур (0,35 - 100 К). Развитый подход основан на получении информации о динамике изучаемой среды по спектрам примесных хромофорных молекул, внедряемых в исследуемый образец в качестве спектрального микроскопического зонда, и базируется на следующих двух экспериментальных принципах: 1) использование метода фотонного эха для измерений времен оптической дефазировки примесных хромофорных молекул в неупорядоченной матрице для исключения временного усреднения в ходе эксперимента. 2) детектирование большого числа спектров примесных одиночных хромофорных молекул и последующий статистический анализ измеренных спектров. Разработанный подход позволяет получать данные, отражающие общие свойства изучаемой среды, а не случайные параметры локального окружения, и сохранять при этом информацию о микроскопических параметрах среды. Его использование позволяет получать неискаженную усреднениями, информацию о динамических явлениях в молекулярных средах и устранить, таким образом, главную трудность существующих методов измерений для диагностики неупорядоченных сред. Проведены систематические исследования процессов спектральной диффузии и оптической дефазировки в аморфных органических стеклах и полимерах с использованием развитого экспериментального подхода и совершенствованной теоретической модели спектральной динамики низкотемпературных стекол. Получена новая информация о спектральной динамике аморфных органических сред в широкой области низких температур, которая существенно расширяет уровень понимания этого явления.

Актуальность темы . В настоящее время в быту, технике и научных исследованиях все большее применение находят твердотельные материалы и

структуры на основе неупорядоченных органических сред. Это разнообразные полимеры, включая такие перспективные материалы, как сопряженные полимеры, дендримеры, широкий круг органических стекол, аморфные полупроводники и структуры на их основе и др. К неупорядоченным органическим средам относится также большинство нанообъектов и наноструктур органической природы, интерес к которым в последнее время резко возрос, так как они являются одними из основных элементов бурно развивающихся в наше время нанотехно-логий. К упомянутым системам следует отнести и самые разнообразные биологические среды и структуры, изучение и использование которых является одним из важных направлений современной науки и техники. Неупорядоченные органические среды являются перспективными объектами для создания новых материалов и приборов с необычными свойствами. Так, например, в настоящее время ведутся интенсивные разработки в области молекулярной микроэлектроники на основе органических материалов. Широкое применение на практике и необходимость в создании новых материалов и структур на основе неупорядоченных органических веществ делает актуальным глубокое изучение их фундаментальных свойств. Большинство из этих свойств, такие как тепловые, механические, электрические, химические, оптические, спектральные и др., определяется внутренней динамикой вещества. Поэтому исследования динамических процессов в неупорядоченных молекулярных средах весьма актуальны и важны как для развития науки о молекулярных твердотельных средах, так и для развития новых технологий, основанных на разработке и использовании органических веществ со сложной структурой.

Основные цели диссертационной работы . До последнего времени основные исследования в области динамики твердотельных сред были направлены на изучение высоко упорядоченных кристаллических веществ. В результате этих исследований в настоящее время микроскопическая природа основных элементарных возбуждений в кристаллах в общих чертах известна. Совершенно иная ситуация имеет место с пониманием основ динамики неупорядоченных твердотельных (в частности, органических) сред. Несмотря на значительные

усилия исследователей, большинство вопросов принципиального характера в этой области остаются открытыми. Так, например, одной из наиболее серьезных проблем при описании свойств неупорядоченных сред является отсутствие информации о микроскопической природе элементарных низкочастотных возбуждений в этих средах. До сих пор не развита теория динамических явлений в неупорядоченных молекулярных средах, позволяющая описывать всю совокупность имеющихся экспериментальных результатов. Существующие модели имеют ограниченную область применимости и в большинстве случаев носят чисто феноменологический характер. Одной из основных причин указанного обстоятельства является малая пригодность традиционных экспериментальных методов для получения информации о свойствах неупорядоченных твердотельных сред. Это объясняется значительной дисперсией локальных параметров таких сред, в результате чего традиционные методы дают лишь сильно усредненные данные об изучаемом веществе, что приводит к существенным искажениям и потерям информации. Кроме того, большинство существующих теоретических подходов в описании динамики твердотельных сред, было разработано, в основном, для изучения кристаллов, и для описания неупорядоченных сред, в которых отсутствует симметрия и порядок в расположении молекул, эти подходы малоприменимы. Поэтому для достижения существенного прогресса в нашем понимании основных динамических явлений в неупорядоченных органических средах необходимо было разработать принципиально новые методы экспериментального изучения динамических явлений в указанных средах, которые должны существенно увеличить объем получаемой информации и устранить ее искажения. Необходимо было развить новые подходы также в теоретическом описании динамики неупорядоченных твердотельных сред.

Природа динамических процессов в неупорядоченных средах существенно зависит от температуры. Согласно имеющимся экспериментальным данным и предложенным моделям при Т 2-3 К динамика неупорядоченных твердотельных сред в основном определяется туннелирующими двухуровневыми системами. При более высоких температурах начинает преобладать вклад низкочастотных квазилокальных колебательных мод. Согласно современным представ-

лениям эти моды проявляются в довольно широком диапазоне температур (от 2-3 К и до десятков градусов Кельвина), которые принято называть промежуточными. При более высоких температурах становится существенным взаимодействие между низкочастотными энергетическими возбуждениями среды. Описывать динамику неупорядоченных твердотельных систем на языке элементарных энергетических возбуждений в таких случаях уже не удается.

К началу настоящей работы было выполнено большое количество исследований по низкотемпературной динамике неупорядоченных сред как неорганической, так и органической природы. Основная часть исследований была посвящена исследованиям параметров и природы туннелирующих двухуровневых систем при Т К. Вопрос о роли низкочастотных квазилокальных колебательных мод при более высоких температурах был практически не исследован. Выполненные исследования показали, что параметры, описывающие динамические процессы в органических средах, могут заметно отличаться от соответствующих параметров для неорганических сред. Учитывая необходимость расширения наших знаний о динамике сложных неупорядоченных твердотельных систем и важность изучения свойств органических веществ было решено посвятить данную работу исследованиям динамики органических неупорядоченных веществ (стекол, полимеров). Основные усилия были направлены на исследования природы и параметров малоизученных низкочастотных квазилокальных колебательных мод в указанных веществах. Для получения информации о внутренней динамике изучаемой среды была использован метод спектроскопии примесных центров. В данном случае это были хромофорные молекулы, поглощающие свет в выбранном диапазоне спектра, и внедряемые в изучаемую среду, прозрачную в этом диапазоне, в качестве спектральных зондов. Эффективность этого метода, как хорошо известно, объясняется тем, что оптические спектры примесных молекул чрезвычайно чувствительны к параметрам их окружения и содержат информацию о локальной динамике среды.

Для исследования сверхбыстрой динамики, присущей квазилокальным колебательным модам и быстрым переходам в двухуровневых системах, было необходимо в первую очередь устранить временное усреднение при измерениях

оптических спектров примесных молекул и существенно расширить температурный диапазон измерений. Кроме того, было необходимо устранить усреднение по ансамблю примесных молекул. Поэтому в качестве рабочих методов были выбраны метод фотонного эха и метод спектроскопии одиночных молекул. Однако эти методы мало применялись для целей исследования динамики неупорядоченных органических сред и нуждались в существенной доработке.

Вышесказанное объясняет выбор основных целей диссертации, которые можно сформулировать следующим образом:

Разработка и совершенствование методов экспериментального изучения динамических процессов в неупорядоченных твердотельных средах, позволяющих: а) исключить ансамблевое и временное усреднение получаемых данных, присущее традиционным методам, б) значительно расширить температурный диапазон исследований.

Проведение систематических экспериментальных исследований динамических явлений в специально подобранных примесных неупорядоченных органических твердотельных системах в широком диапазоне низких температур (Т 100 К) для получения новых данных о динамических процессах в неупорядоченных средах, в частности, для получения информации об изучаемых явлениях на микроскопическом уровне.

Для этого необходимо было развить следующие экспериментальные методы и теоретические модели:

о Развить метод фотонного эха для измерений времен оптической дефази-ровки в примесных органических неупорядоченных системах, с целью устранения усреднения по времени в ходе измерений и существенного повышения временного разрешения метода, для того, чтобы значительно расширить температурный диапазон измерений.

о Развить метод спектроскопии одиночных молекул для изучения динамики неупорядоченных твердотельных органических сред с тем, чтобы стало возможно получать информацию общего характера о свойствах изучаемых

систем, сохраняя при этом микроскопическую информацию об изучаемых процессах, содержащуюся в индивидуальных спектрах примесных хромофорных молекул.

о Совершенствовать существующую модель оптической дефазировки в примесных стеклах для расширения области ее применимости.

Научная новизна. Все полученные в работе результаты являются новыми, а развитые методики и подходы оригинальными.

Основные результаты работы изложены в заключении.

Вклад автора . Основные исследования выполнены в Институте спектроскопии РАН при использовании методик, разработанных автором, на экспериментальной установке, созданной под его руководством, и при его непосредственном участии.

Часть экспериментов, которая включает эксперименты по двухимпульсно-му фотонному эху при температурах ниже 4 К и эксперименты по спектроскопии одиночных молекул, выполнялась в Байройтском университете (Германия) по инициативе автора и с участием немецких коллег. При этом постановка задач осуществлялась лично автором, а анализ полученных результатов выполнялся им или под его руководством.

Постановка всех задач, за исключением сравнительного изучения двух примесных систем: террилен в полиэтилене и тетра-терт бутилтеррилен в поли-изобутилене, методами фотонного эха и спектроскопии одиночных молекул, предложенного Персоновым Р.И., осуществлялась автором.

Проведение всех экспериментов, интерпретация, обработка и теоретический анализ результатов осуществлялись либо автором самостоятельно, либо под его руководством и при активном участии.

На различных стадиях работы в исследованиях принимали участие сотрудники лаборатории электронных спектров молекул Института спектроско-

пии РАН профессор Р.И. Персонов, м.н.с. Н.В. Груздев, к.ф.-м.н. М.А. Кольченко, к.ф.м.-н. А.В. Наумов, студент кафедры квантовой оптики МФТИ А.В. Деев, профессора Д. Хаарер (D. Наагег) и Л. Кадор (L. Kador) и аспиранты С. Цилкер (S.J. Zilker) и М. Бауер (М. Bauer) из Байройтского университета (Германия), а также доктор Эли Баркай (Е. Barkai) из Мае сачу сетского технологического института (США). Автор выражает всем им искреннюю благодарность.

Практическая значимость работы .

Разработана методика и построена экспериментальная установка для диагностики сверхбыстрых процессов уширения спектральной линии в примесных твердотельных системах в широком диапазоне температур методом некогерентного фотонного эха. Методика основана на использовании в качестве шумового источника света широкополосного лазера и не требует применения сложных и дорогостоящих фемтосекундных лазеров. Разработанная методика позволяет измерять времена оптической дефазировки с близким к предельному временным разрешением (вплоть до 25-30 фс) в широком круге примесных органических веществ и получать информацию о процессах спектральной диффузии в наносекундном диапазоне времен.

Предложена методика идентификации сложной мультиплетной структуры спектров одиночных молекул в аморфных средах и определения их принадлежности различным молекулам, путем детектирования и анализа временной истории таких спектров. Разработанная методика существенно расширяет возможности спектроскопии одиночных молекул при исследованиях спектральной динамики примесных аморфных систем при низких температурах.

Предложена методика количественного описания сложной формы спектров одиночных молекул в примесных молекулярных системах и их статистического анализа на основе концепции моментов и кумулянтов. Методика позволяет получать информацию об общих динамических свойствах

изучаемой системы, которая содержится в индивидуальной структуре таких спектров, и в то же время сохранить при их анализе информацию о параметрах ближайшего окружения примесных молекул.

Основные научные положения, выносимые на защиту :

Новое научное направление - спектроскопия динамических процессов в неупорядоченных молекулярных твердотельных системах с устранением временного усреднения и усреднения по ансамблю примесных молекул. Методика исследований процессов оптической дефазировки и спектральной диффузии в примесных органических стеклах и полимерах в широком диапазоне низких температур.

Новый подход к исследованию динамики неупорядоченных твердотельных молекулярных систем, основанный на регистрации спектров большого количества одиночных хромофорных молекул и их последующем анализе. Разделение вкладов двух различных механизмов в формирование спектров хромофорных молекул в аморфных средах при низких температурах: вклада туннелирующих двухуровневых систем и вклада низкочастотных квазилокальных колебательных мод неупорядоченной матрицы. Новая микроскопическая информация о спектральной динамике изученных примесных аморфных систем, неискаженная ансамблевым усреднением и отражающая общие свойства изучаемых систем.

Получение новой информации о распределениях частотных сдвигов, обобщенной ширины, асимметрии и "пичковатости" спектров одиночных примесных молекул в примесной полимерной аморфной матрице при низких температурах путем анализа спектров с использованием моментов распределений.

Обнаружение наносекундной спектральной диффузии в аморфной стеклянной матрице и определение ее температурной зависимости. Экспериментальное подтверждение применимости модели мягких потенциалов для описания процессов уширения однородной бесфононной линии

в широком диапазоне низких температур.

Обнаружение и исследование эффектов дейтерирования в Сг^-группе замороженного этанола.

Экспериментальная оценка величины минимального расстояния между двухуровневыми системами и хромофорными молекулами в примесных аморфных полимерах из данных по фотонному эху и спектроскопии одиночных молекул при низких температурах.

Оценка величины эффективного вклада низкочастотных квазилокальных колебательных мод в общую ширину линии в спектрах одиночных хромофорных молекул в аморфном полимере при нескольких значениях низких температур.

Обнаружение дисперсии времен оптической дефазировки в ряде примесных неупорядоченных систем при низких температурах.

Экспериментальное подтверждение применимости статистики Леви для описания распределений первого и второго кумулянтов низкотемпературных спектров примесных одиночных молекул в полимерной аморфной матрице.

Апробация работы . Основные результаты работы систематически докладывались на Всероссийских и Международных конференциях:

2-ой Международной конференции: "Laser М2Р" (Гренобль, Франция, 1991 г.); XIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Ленинград, Россия, 1991 г.); 2-ом Международном симпозиуме "Persistent Spectral Hole Burning: Science and Applications" (Монтерей, Калифорния, США, 1991 г.); 3-ем Международном симпозиуме "Spectral Hole-Burning and Luminescence Line Narrowing: Science and Applications" (Аскона, Швейцария, 1992 г.); 4-ом Международном симпозиуме: "Spectral Hole-Burning and Related Spectroscopies: Science and Applications" (Токио, Япония, 1994 г.); Австрийско-Израильско-Германском симпозиуме: "Dynamical Processes in Condensed Molecular Systems" (Баден, Австрия, 1995 г.); 54-ом Международном симпозиуме:

"Fast Elementary Processes in Chemical and Biological Systems" (Лилль, Франция, 1995 г.); 5-ом Международном симпозиуме: "Hole Burning and Related Spectroscopies: Science and Applications" (Брайнерд, Миннесота, США, 1996 г.); 8-ой Международной конференции: "Unconventional Photoactive Systems" (Нара, Япония, 1997 г.); 11-ой Международной конференции: "Dynamical Processes in Excited States of Solids" (Австрия, Миттельберг, 1997 г.); 6-ом Международном симпозиуме: "Hole Burning and Related Spectroscopies: Science and Applications" (Хортин, Бордо, Франция, 1999 г.); 7-ом Международном симпозиуме: "Hole Burning and Related Spectroscopies: Science and Applications" (Тайбей, Тайвань,

г.); ХХП-ом Всероссийском съезде по спектроскопии (Звенигород, Московская область, Россия, 2001 г.); ГХ-ой Международной конференции по квантовой оптике (Минск, Беларусь, 2002 г.); Международной конференции: "Luminescence and Optical Spectroscopy of Condenced Matter" (Будапешт, Венгрия,

г.); 8-ом Международном симпозиуме: "Hole Burning and Related Spectroscopies: Science and Applications" (Боземан, Монтана, США, 2003 г.); 14-ой Международной конференции: "Dynamical Processes in Excited States of Solids" (Крайстчерч, Новая Зеландия, 2003 г.); Х-ой Международной конференции по квантовой оптике (Минск, Беларусь 2004 г.); VIII-ом Германско-Российском семинаре: "Point Defects in Insulators and Deep-Level Centers in Semiconductors" (Санкт-Петербург, Россия, 2003 г.); ХІ-ой Международной конференции: "Phonon Scattering in Condensed Matter" (Санкт-Петербург, Россия, 2004 г.); Международной конференции посвященной памяти Р.И. Персоно-ва (Байройт, Германия, 2004 г.).

За развитие метода спектроскопии одиночных молекул для исследований низкотемпературной динамики неупорядоченных твердотельных сред автор награжден премией Президиума Российской Академии наук имени академика Д.С. Рождественского за выдающиеся достижения в области оптики и спектроскопии за 2003 г.

Публикации . Материалы диссертации отражены в 36 статьях в ведущих рецензируемых отечественных и международных журналах.

1. N.V. Grazdev, E.G. Sil"kis, V.D. Titov, Yu.G. Vainer ,

"Photon-echo study of ultrafast dephasing in amorphous solids in wide temperature region with incoherent light" II J. de Phys. IV, Colloque.C7, supplement to J. de Phys. Ill, Vol.1, pp. C7-439 - C7-442, 1991.

2. N.V. Grazdev, E.G. Sil"kis, V.D. Titov and Yu.G. Vainer,

"Ultrafast dephasing of resorufin in D-ethanol glass from 1.7 to 40K studied by incoherent photon echo" II JOSA B, Vol.9, pp.941-945, (1992).

3. N.V. Grazdev and Yu.G. Vainer ,

"Nanosecond spectral diffusion and optical dephasing in organic glasses over a wide temperature range: incoherent photon echo study of resorufin in D- and D6-ethanol" II J. Lumin., Vol.56, pp.181-196, (1993).

4. Ю.Г. Вайнер , H.B. Груздев,

d- и d^- этаноле при 1.7-35 К методом некогерентного фотонного эха. I. Эксперимент. Основные результаты" // Оптика и спектроскопия, том 76, № 2, ее. 252 - 258 (1994).

5. Ю.Г. Вайнер , Н.В. Груздев,

"Динамика органических аморфных сред при низких температурах: Исследования резоруфина в d- и d^- этаноле при 1.7-35 К методом некогерентного фотонного эха. П. Анализ результатов" // Оптика и спектроскопия,

том 76, № 2, ее. 259 - 269 (1994).

6. Ю.Г. Вайнер , Р.И. Персонов,

"Фотонное эхо в аморфных средах в условиях значительной дисперсии однородных ширин линий примесных центров" // Оптика и спектроскопия,

том 79, № 5, ее. 824 - 832 (1995).

7. Yu.G. Vainer , T.V. Plakhotnik, and R.I.Personov,

"Dephasing and diffusional linewidths in spectra of doped amorphous solids: comparison of photon echo and single molecule spectroscopy data for terrylene in polyethylene" II Chem. Phys.,vol.209, pp. 101- 110, (1996).

8. Yu.G. Vainer , R.I. Personov, S.Zilker and D.Haarer,

"Contributions of the different line broadening mechanisms in photon echoes and single molecule spectra in amorphous solids" II Мої. Cryst. Liq. Cryst, vol.291, pp.51-56, (1996).

9. S.J. Zilker, Yu.G. Vainer , D. Haarer,

"Line broadening mechanisms in spectra of organic amorphous solids: photon echo study of terrylene in polyisobutylene at subkelvin temperatures" II Chem.

Phys. Lett, v.273, pp.232-238 (1997).

S.J. Zilker, D. Haarer, Yu.G. Vainer , R.L Personov, "Temperature-dependent line broadening of chromophores in amorphous solids: differences between single-molecule spectroscopy and photon echo results" II J. Lumin., v.76/77, pp.157-160, (1998).

S.J. Zilker, D. Haarer, Yu.G. Vainer , A.V. Deev, V.A. КоГспепко, and R.L Personov,

"Fast dephasing in glasses induced by tunneling states and local modes" II Мої. Cryst. Liq. Cryst., v.314, pp.143-148, (1998).

S.J. Zilker, J. Friebel, D. Haarer, Yu.G. Vainer , R.L Personov, "Investigation of low temperature linebroadening mechanisms in organic amorphous solids by photon echo, hole-burning and single molecule spectroscopy" II Chem. Phys. Lett, v.289, pp.553-558, (1998).

S.J. Zilker, L. Kador, J. Friebel, Yu.G. Vainer , M.A. Kol"chenko, R.L Personov, "Comparison of photon echo, hole burning, and single molecule spectroscopy data on low-temperature dynamics of organic amorphous solids" II J. Chem. Phys., v.109, No.16, pp.6780-6790, (1998).

Yu.G. Vainer , M.A. Kol"chenko, A.V. Naumov, R.L Personov, S.J. Zilker, "Photon echoes in doped organic amorthous systems over a wide (0.35-100K) temperature range" II J. Lumin., v.86, No.3&4, pp.265-272 (2000).

A.V. Naumov, Yu.G. Vainer , S.J. Zilker,

"Nonexponential two-pulse photon echo decay in amorphous solids at low temperatures" II J. Lumin., v.86, No.3&4, pp.273-278 (2000).

16. IQ.F. Вайнер , M.A. Кольченко, Р.И. Персонов,

"Модель мягких потенциалов и однородная ширина спектральных линий примесных центров в молекулярных аморфных средах" // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики, т.119, вып.4, ее.738-748, (2001).

A.V. Naumov, Yu.G. Vainer , М. Bauer, S. Zilker, L. Kador, "Distributions of moments of single-molecule spectral lines and the dynamics of amorphous solids" II Phys. Rev. B, v.63, pp.212302(l-4) (2001).

A.V. Naumov, Yu.G. Vainer , M. Bauer, L. Kador,

"Moments of single-molecule spectra in low-temperature glasses: Measurements and model calculations" II J. Chem. Phys., v.116, Nol8, pp.8132-8138 (2002).

19. Yu.G. Vainer , M.A. Kol"chenko, A.V. Naumov, R.L Personov, S.J. Zilker, D.
Haarer,

"Optical dephasing in doped organic glasses over a wide (0.35-100K) temperature range: Solid toluene doped with Zn-octaethylporphine" II J. Chem. Phys.,

v.ll6,No20,pp.8959-8965 (2002).

20. A.V. Naumov, Yu.G. Vainer ,

"Minimal distance between chromophore and two-level systems in amorphous solids: effect on photon echo and single molecule spectroscopy data" II J. Lu-min., v.98, No.l&4, pp.63-74 (2002).

21. M.A. Kol"chenko, Yu.G. Vainer , R.I. Personov,

"Optical dephasing in polymers and the soft potential model: Analysis of photon echo in doped PMMA" II J. Lumin., v.98, No.l&4, pp.375-382 (2002).

Ю.Г. Вайнер , M.A. Кольченко, А.В. Наумов, Р.И. Персонов, С.Дж. Цилкер, "Оптическая дефазировка в твердом толуоле, активированном цинк-октаэтилпорфином" // Физика твердого тела, том 45, вып. 2, ее. 215-221, (2003).

A.V. Naumov, Yu.G. Vainer ,

"Modified model of photon echoes in low-temperature glasses: Effect of minimal distance between two-level systems and chromophore"// J. Phys. Chem. B, v.107, pp. 2054-2060,(2003).

24. Ю.Г. Вайнер , А.В. Наумов, M. Bauer, L. Kador,

"Динамика аморфных полимеров при низких температурах и временная эволюция спектров одиночных примесных молекул. I. Эксперимент" // Оптика и спектроскопия, том 94, № 6, ее. 926-935.

25. Ю.Г. Вайнер , А.В. Наумов, М. Bauer, L. Kador,

"Динамика аморфных полимеров при низких температурах и временная эволюция спектров одиночных примесных молекул. П. Модельные расчеты и анализ результатов" // Оптика и спектроскопия, том 94, № 6, ее. 936-948.

26. М. Bauer, L. Kador, A.V. Naumov, Yu.G. Vainer ,

"Thermal activation of two-level systems in a polymer glass as studied with single-molecule spectroscopy" II J. Chem. Phys., v. 119, No 7, pp. 3836-3839 (2003).

27. E. Barkai, A.V. Naumov, Yu.G. Vainer , M. Bauer, L. Kador,

"Levy statistics for random single-molecule line shapes in a glass" II Phys. Rev. Lett, v. 91, No 7, pp. 075502 (1-4) (2003).

28. A.V. Naumov, Yu.G. Vainer , M. Bauer, L. Kador,

"Dynamics of a doped polymer at temperatures where the two-level system model of glasses fails: Study by single-molecule spectroscopy" II J. Chem. Phys. Vol. 119, No 12, pp. 6296-6301 (2003).

29. E.J. Barkai, Yu.G. Vainer , L. Kador, R.J. Silbey, L"evy distribution of single
molecule line shape cumulants in glasses II Abstracts of papers of the american

chemical society, Vol. 226, P. U286 (2003).

E. Barkai, A.V. Naumov, Yu.G. Vainer , M. Bauer, L. Kador, "Experimental evidence for Levy statistics in single-molecule spectroscopy in a low temperature glass: manifestation of long-range interactions" II J. Lumin., vol. 107, No 1-4, pp. 21-31 (2004).

Yu.G. Vainer

"Dynamics of amorphous polymers in the temperature region 2 - 7 К where the standard model of low-temperature glasses begin to fail: studies by single molecule spectroscopy and comparison with photon echo data" II J. Lumin., vol. 107, No 1-4, pp. 287-297 (2004).

32. Ю.Г. Вайнер ,

"Спектроскопия одиночных молекул и динамика неупорядоченных твердых тел" // Успехи физических наук, Том 174, № 6, ее. 679-683 (2004).

33. Yu.G. Vainer , A.V. Naumov, M. Bauer, L. Kador,

"Quasi-localized low-frequency vibrational modes of disordered solids. I. Study by photon echo" II Phys. Stat. Sol. B, v.241, No 15, pp.3480-3486 (2004).

A.V. Naumov, Yu.G. Vainer , M. Bauer, L. Kador, "Quasi-localized low-frequency vibrational modes of disordered solids. II. Study by single-molecule spectroscopy" II Phys. Stat. Sol. B, v.241, No 15, pp.3487-3492 (2004).

Ю.Г. Вайнер , A.B. Наумов, M. Bauer, L.Kador, E.Barkai, "Статистический анализ спектров примесных одиночных молекул и динамика неупорядоченных твердых тел. I. Распределения ширин, моментов и кумулянтов" // Оптика и спектроскопия, том 98, № 5, ее. 806-813 (2005).

Ю.Г. Вайнер , А.В. Наумов,

"Статистический анализ спектров примесных одиночных молекул и динамика неупорядоченных твердых тел. П. Проявление взаимодействия двухуровневых систем с примесными молекулами в зависимости от расстояния между ними" // Оптика и спектроскопия, том 98, № 5, ее. 814-819 (2005).

Законы распределения ДУС по внутренним параметрам

В данной главе приводятся основные положения теоретического подхода, используемого в настоящей работе для анализа полученных экспериментальных данных. Дается краткое описание стандартной модели ДУС, модели случайных прыжков и модели мягких потенциалов. Описываются развитые в работе теоретические модели, предназначенные для описания процессов оптической дефазировки в неупорядоченных примесных твердотельных системах при низких и промежуточных температурах. Это модифицированная модель ФЭ в низкотемпературных стеклах и модель ФЭ в примесных стеклах, основанная на модели мягких потенциалов. Первая модель была развита для расширения возможностей теории ФЭ в низкотемпературных стеклах Гевы (Е. Geva) и Скинне-ра (J.L. Skinner) при описании процессов уширения в примесных стеклах с участием ДУС. Ее можно рассматривать как обобщение этой теории. Вторая модель была развита с целью описания процессов уширения с участием не только ДУС, но и квазилокальных низкочастотных колебательных мод (НЧМ) аморфной матрицы. Это было необходимо для увеличения температурного диапазона, в котором можно применять теорию. Все используемые в настоящей работе теоретические модели основаны на стохастическом подходе к описанию процессов уширения линий примесных хромофорных молекул в неупорядоченной матрице и модели некоррелированных случайных прыжков {sudden jump model) .

Помимо стохастического подхода в ряде работ (см., напр., работы Осадько и Силби (R.J. Silbey) ) разрабатывается динамический подход. Теории уширения линий примесного центра в стеклах, основанные на динамическом подходе, носят более общий характер. Однако для описания динамических свойств стекол при низких температурах чаще используются более простые выражения, полученные в рамках стохастических теорий. В данной работе использовались оба подхода: динамический - в случае рассмотрения взаимодействия хромофоров с НЧМ и стохастический - при рассмотрении процессов взаимодействия с ДУС. Стохастический подход выбирался по соображениям большей простоты в расчетах, а также там, где применение динамической теории не приводило, на наш взгляд, к существенно новым результатам.

Понятие ДУС, лежащее в основе данной модели , было предложено как чисто феноменологическое. Предполагается, что этот вид элементарных низкоэнергетических возбуждений соответствует переходам атомов или молекул или их групп между двумя локализованными низколежащими изолированными уровнями на потенциальной поверхности вещества (переходы на внешние уровни внутри модели не рассматриваются). Эти уровни разделены потенциальным барьером, который преодолевается путем туннелирования с испусканием или поглощением фонона. В модели предполагается, что при низких температурах (Т 1 К) плотность состояний ДУС существенно превышает плотность состояний акустических фононов. Поэтому динамические процессы в стеклах, происходящие при таких температурах, определяются динамикой ДУС. Микроскопическая природа ДУС до сих пор не выяснена. Редким исключением являются несколько кристаллических систем с т.н. "хорошо определенными" ДУС (напр., примесные кристаллы бензойной кислоты ), в которых удается связать конкретную микроскопическую природу матрицы с параметрами ДУС. Интуитивное понимание природы ДУС облегчается при рассмотрении результатов работы , в которой была построена двумерная модель стекла, состоящего из шарообразных частиц ("атомов") двух размеров. На Рис. 2.1. показаны два варианта образования ДУС в таком гипотетическом стекле. В первом варианте ДУС состоит из одного атома, совершающего прыжки между двумя положениями равновесия, во втором - из группы атомов, совершающих прыжки совместно. Очевидно, что в реальных стеклах, в частности, в молекулярных стеклах, картина формирования ДУС будет сложнее и может значительно отличаться от вышеприведенной модели.

Здесь А - асимметрия ДУС и J - туннельный матричный элемент, который выражается через параметры двухъямного потенциала, описывающего ДУС: где Л - параметр туннелирования, т - эффективная масса ДУС, V - высота барьера, Йсоо - нулевая энергия, d - расстояние между ямами в конфигурационном пространстве (см. Рис. 2.2).

Таким образом, каждая ДУС характеризуется парой внутренних параметров А и J или А и Л. Следует отметить, что в ряде случаев ДУС характеризуют парой других параметров: энергией расщепления Е и полной скоростью релаксации ДУС К, где К, равно сумме скоростей переходов между уровнями \g) и \е) в обоих направлениях) . Параметры Е и К связаны с параметрами А и J следующими соотношениями:

Здесь с - константа взаимодействия ДУС-фонон; к - постоянная Больцмана; yt (уі) и ц (ц) - поперечная (продольная) составляющие потенциала деформации и скорости звука, соответственно; рт - объемная плотность ДУС; h- постоянная Планка.

Необходимо отметить, что выражение (2.4) справедливо только при одно-фононном механизме взаимодействия ДУС с "фононной баней" и при условии отсутствия взаимодействия между ДУС. Вклады двухфононного , а также активационного механизмов релаксации (т.е. надбарьерных переходов) при низких температурах существенно ниже и в рамках стандартной модели низкотемпературных стекол не рассматриваются.

При описании низкотемпературной динамики стекол важную роль имеют принимаемые в теории законы распределения ДУС по параметрам. Одним из базисных предположений стандартной модели ДУС является утверждение о широком и равномерном распределении ДУС по параметрам А и А: или для параметров А и J: где Ро - нормировочный коэффициент:

Здесь Амакс, Лике, Лпш - предельные параметры модели, характеризующие диапазоны изменения параметров А и J. Данные пределы выбираются согласно модели так, что где Гэксп - наибольшее из реализуемых времен измерения. Таким образом, модель опускает те ДУС (формула 2.8), вероятность прыжков в которых пренебрежимо мала, поскольку их энергия расщепления существенно превышает энергию тепловых фононов, а также те "медленные" ДУС (формула 2.9), вероятность прыжка которых в течение времени эксперимента также чрезвычайно мала (более подробно см. ). Если значения указанных пределов выбраны правильно, ни одна из измеряемых величин модели не должна зависеть от них. Отметим, что предположение о распределениях вида (2.5, 2.6) было сделано на основе некоторых общих физических представлений о стекле и не может рассматриваться как единственно верное.

Как показывают результаты многочисленных исследований, стандартная модель ДУС хорошо описывает большинство наблюдаемых экспериментально проявлений внутренней динамики аморфных сред.

Излучение когерентного ансамбля хромофорных молекул

Можно видеть, что существование ненулевого радиуса приводит к изменению формы зависимости. Степенной закон описывает такие зависимости уже недостаточно адекватно. Строго говоря, указанный факт наблюдался уже также и при гмин = 0. Однако при гмин Ф 0 отклонение от степенной зависимости значительно больше (с ростом гмин отклонение увеличивается). В результате некоторое «эффективное» значение а зависит от температуры и температурного интервала. Тем не менее, вследствие широкой распространенности концепции Та, мы характеризуем температурную зависимость указанным законом. Для анализа мы везде выбираем температурный диапазон 0,4 - 4,5 К.

Рис. 2.6 показывает, что в случае гмин = 3 -г- 6 нм расчетная температурная кривая близка к зависимости а= 1,1. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что существование ненулевого минимального радиуса взаимодействия хромофора и ДУС реально может быть причиной, почему обнаруженных в ФЭ-эксперименте значения а меньше рассчитанных в рамках теории Гевы и Скиннера. Полученные результаты показывают также, что эффективный наклон рассчитанной температурной зависимости уменьшается с ростом гмин и а может быть даже 1.

Модель мягких потенциалов (МП) (см., напр., , и обзор ) была введена с целью расширения возможностей модели ДУС, как по диапазону температур, где она может быть применена, так и по числу рассматриваемых низкочастотных энергетических возбуждений. Согласно этой модели в аморфных средах при низких и промежуточных температурах, помимо длинноволновых акустических фононов, существуют квазилокальные низкоэнергетические возбуждения трех типов. Это туннелирующие ДУС, ответственные за универсальные свойства стекол при температурах ниже нескольких градусов Кельвина, а также резонансные системы (PC) и гармонические осцилляторы (ГО), обуславливающие свойства стекол при более высоких температурах. Все три типа возбуждений имеют общее происхождение - они реализуются в мягких атомных потенциалах (ДУС и PC в двухъямных, ГО - в одноямных) - и трактуются как движения групп атомов или молекул в локальных минимумах потенциальной поверхности. Потенциалы, в которых реализуются ДУС, PC и ГО, являются "мягкими", в том смысле, что внешние напряжения легко преобразуют их друг в друга.

Согласно модели МП, квазилокальные низкочастотные возбуждения в аморфных средах описываются гамильтонианом ангармонического осциллятора:

Здесь М - эффективная масса осциллятора, (х) - потенциальная энергия, описываемая полиномом четвертой степени:) где Е0 - энергия порядка энергии связи атомов (молекул), образующих стекло, х- обобщенная координата, а- характерная длина, имеющая порядок меж атомного расстояния. Величины безразмерных параметров rj и Е, являются случайными, что обусловлено структурной неоднородностью среды. В модели предполагается, что распределение указанных параметров имеет вид : при этом г, « 1. Функция Ро(г\) обычно считается константой. Характерный масштаб безразмерной величины г/, определяющей высоту барьера между ямами в потенциале (2.36), описывается малым параметром теории rjL = \h2/2ma2E0) «10 2, где т - средняя масса атомов, образующих стекло. Масштаб энергий определяется величиной W, характеризующей спектр уровней в потенциале (2.36) при г/ = Е, = 0: W = E0r/L = квТс, где /VB - постоянная Больц-мана, а Тс - характеристическая температура, которая для различных веществ лежит в пределах 2-ПО К.

Форма потенциала (2.36) определяется относительной величиной параметров г/ и Е,. Он может быть как двухямным так и одноямным. Если асимметрия двухъямного потенциала значительно меньше, чем расстояние между уровнями в одной яме, то два нижних уровня в потенциале (2.36) образуют туннелирую-щую ДУС (Рис. 2.7а) с расстоянием между уровнями

Как следует из приведенных данных, понятия о туннелирующих ДУС в модели МП и в стандартной модели ДУС, весьма близки. Так, например, распределение (2.40) отличается лишь логарифмическим множителем от соответствующей функции распределения (2.6), принятой в стандартной модели, которая в переменных Е ир может быть записана как:

В случаях, когда асимметрия двухъямного потенциала оказывается много больше расстояния между уровнями в одной яме (Рис. 2.76), основной вклад в кинетические явления будут вносить переходы между ямами над барьером посредством термической активации. Эти возбуждения в модели МП относят к резонансным системам. Распределение PC по асимметрии (которая в этом случае, как следует из (2.38), совпадает с энергией) и высотам барьеров имеет вид

Скорость релаксации PC определяется выражением: где Ко - параметр, имеющий величину порядка 10 - 10 с" . Е, как легко можно убедиться, потенциал (2.36) является одноямным, и в нем могут возбуждаться только колебательные моды, которые в модели МП называют гармоническими осцилляторами (Рис. 2.7в). При этом если r/»r/L, то ангармонизм достаточно мал, и колебания являются практически гармоническими с расстоянием между уровнями Е = 2W\]J]IJ]L и плотностью состояний п(Е) ее Е . При энергиях выше Еъ = 2,2WI А1 6, где A = 0,\69(W/kBTg), a Tg - температура стеклования, существенную роль начинает играть взаимодействие между ГО. Квазилокальные возбуждения в этом случае уже нельзя считать независимыми. Новые делока-лизованные гармонические моды характеризуются плотностью состояний п(Е) Е . Перестройка плотности состояний ГО в результате их взаимодействия является, согласно модели МП, причиной появления в спектрах КР света бозонного пика при частотах а = а ъ=Еъ1%.

Экспериментальная техника фотонного эха и методика измерений

Экспериментальные реализации методов НФЭ и 2ФЭ, выполненных в данной работе, были описаны в публикациях В данной работе приводится лишь краткое описание принципиальных схем разработанных установок и лазерных систем, даются их основные параметры и разъясняются основные преимущества.

Элементарные оценки показывают, что для увеличения температурного диапазона измерений методом НФЭ в сторону высоких температур (до десятков градусов Кельвина) необходимое временное разрешение должно составлять не менее десятков фемтосекунд. Это было достигнуто разработкой специального широкополосного (шумового) лазера, принципиальная схема которого при

Это лазер на красителе с поперечной лазерной накачкой, построенный по безрезонаторной схеме. Спектр излучения такого лазера определяется спектром люминесценции используемого красителя и не имеет модовой структуры. Как показала специальная проверка, форма спектра разработанного лазера мало менялась от импульса к импульсу, что было весьма существенно для проводимых экспериментов. Для накачки красителя (спиртовой раствор родамина-6Ж) использовалось излучение второй гармоники самодельного твердотельного NcT:YAG -лазера, работающего в режиме модуляции добротности и генерирующего импульсы наносекундной длительности. Этот лазер состоял из работающего на одной поперечной моде генератора, двух усилителей и удвоителя частоты на кристалле DCDA. Энергия излучения импульса второй гармоники доходила до 80 мДж. Излучение второй гармоники с помощью цилиндрической линзы фокусировалось на кювету с красителем в виде тонкой полоски. Длительность излучения лазера накачки составляла 12 не, а длительность генерации широкополосного лазера была чуть больше (15 не). Ширина спектра генерации люминесцентного лазера могла регулироваться и составляла обычно 100 - 200 см" , энергия выходного излучения в импульсе доходила до 1 мДж.

Эта система использовалась в установке двухимпульсного пикосекундного ФЭ, ее схема приведена на Рис. 4.2. Она была сконструирована на базе промышленного аргонового лазера с синхронизацией мод (Coherent, Innova 200-10), который использовался для синхронной накачки лазера на красителе (Coherent 702-1 CD). Длительность выходного импульса лазера накачки составляла -150 пс.

Выходные импульсы лазера на красителе усиливались в самодельном двухкаскадном усилителе, представляющем собой две ячейки с красителем, накачиваемые 2-ой гармоникой излучения промышленного наносекундного твер __-Э дотельного -лазера (Spectrum SL404G). В качестве красителя исполь зовался спиртовой раствор родамина-6Ж. Спонтанная эмиссия на выходе усилителя устранялась с помощью специального поглотителя (иодид диэтилокса-дикарбоцианин). На выходе системы получались когерентные импульсы света, практически без подставки, длительностью не более 6 пс, с энергией в импульсе до 1 мДж.

Принципиальные схемы обеих установок для измерения сигналов ФЭ примерно одинаковы и поэтому изображены на одном рисунке (Рис. 4.3), а их основные характеристики сведены в Табл. 4.1.

В случае НФЭ временное разрешение, достигаемое с использованием созданной установки, оказывается несколько выше, чем оценка этого разрешения стандартным путем, по величине обратной ширины спектра излучения красителя. Кажущееся противоречие с оценками, сделанными на основании общепринятой методики, объясняется достаточно просто. Это связано с тем, что реальное временное разрешение метода НФЭ определяется не шириной функции автокорреляции светового источника, как это делается для упрощения во многих работах при грубых оценках временного разрешения метода, а минимально об-наружимым изменением в кривой спада при изменении величины световой задержки. При достаточно высоком отношении сигнал к шуму эта величина мо жет оказаться меньшей ширины функции автокорреляции.

В нашей установке для повышения точности определения малых изменений в кривых спада применена методика, предложенная в работе A.W. Wainer и Е.Р. Грреп (Novel transient scattering technique for femtosecond dephasing measurements, Optics Letters, Vol. 9, P. 53, 1983). Эта методика сводится к одновременной регистрации двух эхо сигналов - сигналов "левого" и "правого" ФЭ, как показано на Рис.4.4(a).

Кроме того, точность измерения упомянутого отношения в нашей установке повышается, из-за усреднения по огромному количеству "элементарных" ФЭ. Как показала специальная проверка, предельное временное разрешение созданной установки достигало величины 25-30 фс, при ширине функции авто корреляции 200-300 фс. Для иллюстрации сказанного на Рис.4.4(6) приведен пример одновременной регистрации сигналов НФЭ для левого и правого эха, выполненного при комнатной температуре в растворе родамина 110 в ПММА. Расстояние между максимумами, равное 140 фс, определяется величиной оптической дефазировки в этой системе и как видно из рисунка оно достаточно легко измеряется, несмотря на то, что оно меньше ширины функции автокорреляции шумового лазера.

Так называемое, эффективное характеристическое время измерения (т. е. время усреднения по всем элементарным ФЭ) составляло величину порядка единиц наносекунд. Как будет показано позже, наличие двух временных параметров: временного разрешения и эффективного характеристического времени измерения позволило получать информацию не только о времени оптической дефазировки в исследуемых системах, но и наблюдать вклад в уширение линии, вызываемый процессами спектральной диффузии в этих системах за времена порядка нескольких наносекунд.

Анализ вклада в оптическую дефазировку, обусловленного взаимодействием с НЧМ.

На Рис. 4.11 приведен спектр поглощения для системы ТБТ в ПИБе, измеренный при комнатной температуре. Эта система отличается высоким отношением сигнала к шуму и узкими линиями при регистрации спектров ОМ, что было очень важно с экспериментальной точки зрения. Что касается влияния выбора изучаемой системы на выяснение физики изучаемых явлений, то, как уже указывалось, согласно современным представлениям, подтвержденным много численными экспериментами, основные особенности динамических процессов в неупорядоченной твердотельной среде определяются именно наличием внутреннего беспорядка в этой среде и мало зависят от ее конкретного строения. Поэтому при выборе системы для проведенных исследований мы исходили в первую очередь из соображений экспериментальных удобств и преимуществ.

Методика приготовления образцов была следующей. ТВТ (использовался тот же материал, что и в экспериментах по фотонному эхо, выполненных в данной работе) растворялся в толуоле (х.ч., Aldrich) и выдерживался для полного растворения не менее суток. Затем полученный раствор добавлялся в предварительно приготовленный раствор ПИБа (Aldrich, молекулярный вес 4.2x10) в том же толуоле. После этого, путем добавления небольшого количества раствора ТВТ в толуоле в растворенный в толуоле ПИБ, получался раствор ТВТ в ПИБе и толуоле. Концентрация ТВТ в этом растворе подбиралась таким образом, чтобы после полного испарения толуола она находилась в пределах 10" -1(ГМ. Затем приготавливался образец, и проводилось пробное измерение. По результатам таких проб концентрация ТВТ в ПИБ доводилась до уровня, когда в поле зрения приемного объектива попадало 3-5 молекул. Точная оценка окончательной концентрации молекул ТВТ в ПИБе не проводилась.

Мультиплетный характер спектров ОМ в низкотемпературных стеклах и изменения их параметров во времени приводят к ряду принципиальных вопросов при измерении таких спектров. Как регистрировать указанные спектры для того, чтобы не потерять содержащуюся в них информацию о динамике окружающей среды? Как представлять результаты измерения меняющихся во времени спектров ОМ?

В настоящей работе, также как и в подавляющем большинстве работ по СОМ, спектры ОМ измерялись путем детектирования спектров возбуждения флуоресценции изучаемых молекул. Обычно в экспериментах по СОМ такие спектры измеряют путем медленной однократной перестройки частоты лазера в исследуемом диапазоне. Относительно большое время измерения (десятки секунд и более) выбирается для того, чтобы достичь приемлемого значения отношения сигнала к шуму. Такая регистрация может приводить к значительной потере информации о временных изменениях в детектируемом спектре и затруднениям при попытках интерпретации таких спектров. Более того, как будет показано ниже, такой способ регистрации спектров может приводить также к "заужению" измеряемых линий.

В данной работе регистрация меняющихся во времени спектров ОМ осуществлялась путем быстрого, многократного сканирования частоты лазера в выбранном участке спектра. Это позволяло наблюдать временные изменения изучаемых спектров. Для одновременного отображения большой совокупности таких спектров, число которых доходило в каждом измерении до сотен и тысяч, было применено их представление в виде двухмерной картинки (такое представление большого числа спектров принято называть 2D-ploi). Визуализация многократно повторяющихся спектров ОМ путем 2D-plot было впервые реализована в работе W.P. Ambrose и W.E. Moerner ("Fluorescence spectroscopy and spectral diffusion of single impurity molecules in a crystal" II Nature, Vol. 349, P. 225 1991). и названа методом регистрации спектральных траекторий или спектральных следов {spectral trails). Принцип построения 2D-plot поясняет Рис. 4.12. Горизонтальная ось на 2D-plot соответствует частоте лазера (или времени от начала очередного скана), а вертикальная - порядковому номеру спектра (и, соответственно, времени, прошедшему с начала процедуры сканирования спектров). Интенсивность насыщенности каждой точки на такой картинке черным цветом (или цветовая гамма в случае цветной картинки) соответствует интенсивности регистрируемого спектра возбуждения флуоресценции, которая пропорциональна величине сигнала флуоресценции при данной частоте сканирования лазера (в данный момент времени). Для большей ясности на представленном рисунке приведен трехмерный способ представления большого количества непрерывно измеряемых в выбранном диапазоне частот спектров, который также используют в аналогичных случаях (т.н. 3D-plot).

1. Фотонное эхо в газе и оптическая обработка информации

1.1. Первичное и стимулированное фотонное эхо

1.2. Методика расчета параметров сигналов фотонного эха. Условия пространственного синхронизма

1.3. Основные спектроскопические понятия, используемые в диссертации при описании полученных результатов

1.4. Известные способы возбуждения сигналов фотонного эха в газовых средах

1.5. Современное состояние разработок оптических эхо-процессоров и дальнейшие перспективы

Глава 2. Методика и техника эксперимента по фотонному эхо в парах молекулярного йода

2.1. Характеристика резонансной газовой среды.

2.2. Методика и техника подготовки резонансной среды - паров молекулярного йода

2.3. Оптический экспериментальный комплекс для исследования фотонного эха

2.3.1. Блок схема оптического экспериментального комплекса для исследования охлаждающих сверхзвуковых струй паров молекулярного йода в технике фотонного эха

2.3.2. Экспериментальный комплекс для исследования поляризационных свойств фотонного эха в продольном однородном магнитном поле

2.3.3. Оптический экспериментальный комплекс для исследования амплитудно-временных свойств фотонного эха

2.3.4. Экспериментальный комплекс для исследования свойств фотонного эха и разработки методов оптической обработки информации на их основе

2.4. Многократное фотонное эхо в парах молекулярного йода и его 103 применение в технике эксперимента по фотонному эхо в газе

2.5. Особенности методики регистрации фотонного эха в парах моле- 110 кулярного йода в зависимости от их давления

2.6. Методика и техника исследований поляризационных свойств фо- 113 тонного эха в газе при воздействии продольного магнитного поля

2.7. Контрольно-измерительная аппаратура и методика измерений в 118 экспериментах по фотонному эхо в парах молекулярного йода.

Глава 3. Фотонное эхо в охлаждающих сверхзвуковых струях паров 121 молекулярного йода.

3.1. Методика формирования охлаждающихся сверхзвуковых струй 121 паров молекулярного йода.

3.2. Методика эксперимента по исследованию паров молекулярного 124 йода в сверхзвуковых молекулярных струях.

3.3. Измерение однородной ширины спектральной линии паров моле- 130 кулярного йода, охлаждающихся в сверхзвуковой струе.

Глава 4. Оптическая обработка информации на основе амплитудно- 137 временных свойств фотонного эха

4.1. Эффект корреляции амплитудно-временных форм сигнала первичного фотонного эха и первого возбуждающего импульса-кода 137 в молекулярном газе

4.2. Эффект корреляции амплитудно-временных форм сигнала стимули- 142 рованного фотонного эха и второго возбуждающего импульса-кода

4.3. Эффект ассоциативности фотонного эха: теоретическое предсказа- 151 ние и экспериментальное обнаружение

4.4. Амплитудно-временные свойства фотонного эха при формировании его на квантовых переходах различных типов ветвей 4.5. Метод оптической обработки информации составного первого возбуждающего импульса-кода на основе амплитудно-временных и 162 поляризационных свойств ФЭ

4.6.0птический эхо-процессор с ассоциативным доступом к информации

Глава 5. Поляризационные свойства фотонного эха в парах молекулярного йода при воздействии продольного однородного магнитного поля.

5.1. Эффект нефарадеевского поворота первичного фотонного эха в молекулярном газе.

5.2. Нефарадеевский поворот вектора поляризации стимулированного фотонного эха.

5.3. Визуальный метод идентификации типа ветви резонансной спектральной линии.

5.4. Амплитудно-временные свойства фотонного эха при его возбуждении составным импульсом-кодом в продольном магнитном поле.

5.5. Методика регистрации угла нефарадеевского поворота вектора поляризации фотонного эха при произвольных значениях напряженности магнитного поля.

Глава 6. Принципы зондирования атмосферы с помощь оптического эхо-лидара

6.1. Обоснование применения фотонного эха для зондирования атмосферы

6.2. Сигналы фотонного эха и их свойства

6.3. Возможные схемы реализации лидара на основе фотонного эха 204 (ФЭ-лидара) 211 Заключение. 214 Примечание 215 Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фотонное эхо в молекулярном газе и методы оптической обработки информации»

Актуальность темы. Тема диссертации посвящена проблеме разработке физических основ оптической обработки информации в газе на основе техники фотонного эха (ФЭ) и связана с исследованием поляризационных и амплитудно-временных свойств ФЭ, возбуждаемого временной кодовой последовательностью лазерных импульсов как с простым, так и с составным импульсом-кодом, при отсутствии и наличии магнитного поля. Исследования проводились в парах молекулярного йода, находящихся в состоянии термодинамического равновесия или охлаждающихся в сверхзвуковой струе. Результаты работы предназначены для формирования фундаментальных основ создания новейших оптических средств вычислительной техники и отечественного приборостроения, выработки подходов для разработки конкурентоспособных информационных технологий. В силу своей актуальности выполненные исследования относятся к приоритетным направлениям современной российской науки.

В настоящее время известно много работ в области оптической эхо-спектроскопии твердого тела и газов. В области оптической обработки в основном ведутся исследования в твердотельных средах, находящихся при низких (гелиевых) температурах. Для газов все известные эксперименты выполнены в средах, находящихся при температурах в несколько сотен градусов по шкале Цельсия. Большое количество экспериментальных работ в газе и твердом теле показывают возможность обработки информации за счет модуляции одного из многих параметров ФЭ. Это может быть волновой фронт оптического сигнала при решении голографических задач как одноцветных , так и многоцветных . Используются свойства ФЭ, связанные с частотным размещением данных и с управлением процессом оптической обработки информации путем варьирования частоты возбуждения и воспроизведением и преобразованием информации, содержащейся в амплитудно-временной форме возбуждающих импульсов . Известны работы по оптической обработке в технике ФЭ плоских транспарантов . Ряд экспериментальных работ по долгоживущему ФЭ , аккумулированному ФЭ многократному считыванию информации в сигнале ФЭ , многоканальному по направлению тыванию информации в сигнале ФЭ , многоканальному по направлению распространения ФЭ экспериментально показывают перспективу создания конкурентоспособной памяти на ФЭ. Имеются теоретические работы о наличии специфического поворота вектора поляризации ФЭ в газе при воздействии продольного магнитного поля и их экспериментальное подтверждение для первичного ФЭ . Работы по созданию квантовой памяти на основе однофотонного возбуждения эхо-сигнала или под воздействием оптического импульса-кода малой импульсной площади задают мировой приоритет исследованиям по оптической обработке информации при создании оптической квантовой памяти на основе газовых сред.

Большинство всех известных экспериментов демонстрируют обработку информации, представленной в одном из параметров оптического сигнала. В силу особой сложности процесса возбуждения сигнала ФЭ перспективы применения этого явления в элементарных операциях обработки информации низки, поскольку есть простые наиболее надежные физические эффекты, которые быстрее всего будут востребованы в оптическом компьютере массового спроса и при решении специальных задач. Без исследования мультиплексного (многообразного) проявления свойств ФЭ, одновременно используемых при решении задач оптической обработки информации, невозможно обеспечить преимущества техники ФЭ перед другими методами, применяемыми в решении данных задач. В то время как хорошо экспериментально изучены возможности техники ФЭ по обработке информации, представленной в одном из параметров оптического сигнала, до сих пор не разработаны физические основы ее оптической обработки, использующей одновременную зависимость информации, воспроизводимой в сигнале ФЭ, от множества параметров возбуждающих импульсов и условий его формирования, являющиеся качественным показателем, дающим превосходство и обеспечивающим конкурентоспособность техники ФЭ при оптической обработке информации специального вида. Потому выполненное диссертационное исследование, посвященное обнаружению свойств и особенностей формирования ФЭ в газе и их мультиплексному проявлению при оптической обработке информации, является востребованным современной наукой, а тема диссертации - актуальной.

Цель и задачи диссертационного исследования. Целью диссертации является экспериментальное исследование поляризационных и амплитудно-временных свойств ФЭ в молекулярном газе и разработка физических основ оптической обработки информации на основе этих свойств.

Поставленные задачи потребовали:

Изучения паров молекулярного йода с точки зрения требований, предъявляемых к носителю информации при ее оптической обработке, включая возможность формирования ФЭ при термодинамическом равновесии паров и при их быстром охлаждении во время движения в сверхзвуковой струе;

Исследования амплитудно-временных свойств ФЭ и возможности осуществить на их основе оптическую обработку информации, содержащейся в амплитудно-временных формах двух поляризационных компонент составного первого возбуждающего импульса-кода, при переключении резонансных спектральных линий, относящихся к различающимся типам ветви, а также путем изменении напряженности приложенного магнитного поля или направления вектора линейной поляризации второго возбуждающего импульса;

Осуществления идентификации типов ветви как одиночных, так и попарно задействованных квантовых переходов на основе техники ФЭ;

Выполнения исследовательских работ по совершенствованию техники и методики эксперимента по фотонному эху, вызванных необходимостью достижения поставленной цели.

Объект исследования. Объект исследования включает явление ФЭ в газе, лежащее в основе поставленной проблемы формирования физических, основ оптической обработки информации в газе на его основе. Исследовались амплитудно-временные и поляризационные свойства ФЭ. Разрабатывались методики и проводились исследования паров молекулярного йода как носителя информации при ее оптической обработке в технике ФЭ.

Научная новизна.

Впервые экспериментально обнаружено ФЭ в парах молекулярного йода, быстро охлаждающихся в сверхзвуковой струе, и при его исследовании обнаружен эффект сужения однородной ширины спектральной линии паров, продемонстрирована связь степени их охлаждения при движении в сверхзвуковой струе с интенсивностью упругих деполяризующих столкновений частиц газа.

Впервые экспериментально обнаружен эффект нефарадеевского поворота вектора поляризации стимулированного ФЭ (СФЭ) в газе при наличии продольного однородного магнитного поля. Выявлены соотношения интенсивно-стей сигналов ПФЭ и СФЭ, регистрируемых в фиксированной плоскости поляризации, испытавших этот поворот вектора поляризации, специфичный для различных типов ветви резонансного квантового перехода.

Впервые экспериментально обнаружен эффект ассоциативности ФЭ, показавший возможность одновременной записи и поэлементного считывания в эхо-сигнале по поляризационному признаку информации, содержащейся в амплитудно-временных формах и ортогонально ориентированных направлениях вектора поляризации двух лазерных импульсов, составивших первый возбуждающий импульс-код.

Экспериментально обнаружены новые амплитудно-временные свойства ФЭ и показана возможность их использования в оптической обработке информации, содержащейся в амплитудно-временных формах двух компонент, составляющих первый возбуждающий импульс-код и имеющих различные направления вектора линейной поляризации. Эти результаты получены при изменении направления вектора линейной поляризации второго возбуждающего импульса или напряженности приложенного магнитного поля, а также путем переключении резонансных спектральных линий, относящихся к различающимся типам ветви.

Научно обосновано использование паров молекулярного йода в качестве носителя информации при ее оптической обработке в технике ФЭ. При этом выявлены спектральные линии этих паров с высоким поглощением света в видимой области спектра, для которых измерены их однородные ширины. Предложена методика определения допустимых значений резонансного газа в экспериментах по ФЭ, измерены значения этих давлений и соответствующих им комнатных температур, при которых регистрировался эхо-сигнал.

Впервые экспериментально обнаружено многократное ФЭ в газе, возбуждаемое продольно бегущими волнами, позволившее оптимизировать протяженность резонансной среды, составившую 0,1 - 0,35 м.

Разработаны оригинальные решения в технике и методике эксперимента по ФЭ. Экспериментально реализована временная последовательность строенных лазерных импульсов с плавно изменяемыми электронным способом частотой возбуждающего излучения и интервалами между ними, включая импульс-код, составленный из двух импульсов, линейно поляризованных в различных направлениях и имеющих отличающиеся амплитудно-временные формы. Предложены аппаратура и методики экспериментального исследования нефарадеев-ского поворота вектора поляризации ФЭ, методика регистрации характеристик охлаждающихся в сверхзвуковой струе паров молекулярного йода на основе ФЭ.

На Защиту выносятся следующие положения:

1. Двухимпульсное резонансное возбуждение паров молекулярного йода, быстро охлаждающихся в сверхзвуковой струе, приводит к генерации ими первичного фотонного эха с существенно более длинным временем затухания, что свидетельствует об охлаждении этих паров и сужении однородной ширины спектральной линии по сравнению с их состоянием термодинамического равновесия.

2. Сигнал фотонного эха в газе обладает эффектом ассоциативности, а роль "ключа" при расшифровке кодированной пространственно-временной амплитудной формы эхо-сигнала играет задаваемая во втором возбуждающем импульсе поляризация, совпадающая с вектором поляризации одной из компонент, составляющих импульс-код. При этом изменением направления вектора поляризации второго возбуждающего импульса, ориентированного внутри угла, образованного векторами поляризации этих двух компонент, возможна оптическая обработка информации, содержащейся в их амплитудно-временных формах.

3. Двух- и трехимпульсное резонансное возбуждение паров молекулярного йода, находящегося в продольном однородном магнитном поле, вызывает генерацию сигналов первичного и стимулированного фотонного эха, вектор поляризации которых повернут по отношению к тем же сигналам в отсутствие магнитного поля. Данный эффект позволяет за один акт формирования сигналов фотонного эха осуществлять идентификацию типа ветви резонансного квантового перехода по соотношению интенсивностей этих сигналов, регистрируемых в фиксированной плоскости поляризации.

4. При возбуждении эхо-сигнала составным первым возбуждающим импульсом-кодом и линейно поляризованным вторым импульсом проявляются новые амплитудно-временные свойства ФЭ, регистрируемого в фиксированной плоскости поляризации. На основе этих свойств можно осуществлять идентификацию типа ветви квантового перехода по амплитудно-временной форме эхо-сигнала и вести оптическую обработку информации, содержащейся в амплитудно-временной форме импульса-кода, путем переключения типа ветвей, к которым относятся задействованные пары квантовых переходов, или за счет варьирования напряженности продольно приложенного к резонансной среде однородного магнитного поля.

5. Пары молекулярного йода по спектроскопическим характеристикам и условиям приготовления являются приемлемым и надежным носителем информации при ее оптической обработке в технике ФЭ, при этом двухимпульс-ное резонансное возбуждение протяженной газовой среды продольно бегущими волнами вызывает устойчивое формирование в ней сигнала многократного ФЭ.

6. Разработанный оригинальный оптический экспериментальный комплекс для исследования фотонного эхо позволяют формировать временную последовательность трех наносекундных лазерных импульсов с требуемыми спектральными характеристиками, заданной модуляцией поляризации и амплитудно-временной формы, производить оптическую обработку информации в парах йода, находящихся в состоянии термодинамического равновесия или быстро охлаждающихся в сверхзвуковой струе, при наличии и отсутствии магнитного поля.

Научная и практическая значимость. Предложена и экспериментально реализована на примере паров молекулярного йода методика комплексного исследования носителя информации, в котором производится оптическая обработка информации в технике ФЭ. Показано, что в парах молекулярного йода, работающих при комнатных температурах, возможна оптическая обработка информации, содержащейся во временных последовательностях лазерных импульсов, протяженность которых на порядок превышает длительность возбуждающих импульсов. Методика формирования ФЭ в парах молекулярного йода, охлаждающихся в сверхзвуковых струях, применима для оптической обработке в них информации без снижения интенсивности эхо-сигнала при повышении оптической плотности резонансной газовой среды.

Поляризационные свойства ФЭ, возбуждаемого временной кодовой последовательностью лазерных импульсов как с простым, так и с составным импульсом-кодом, при отсутствии и наличии магнитного поля, применены в основе методик идентификации типов ветви одиночных и попарно задействованных квантовых переходов. Эти свойства ФЭ перспективны при создании оптической памяти с ассоциативным доступом к информации и при выполнении исследований по созданию оптического эхо-процессора специального назначения, а также при реализации однопроходного и двухпроходного зондирования атмосферы.

Разработанный экспериментальный комплекс для исследования ФЭ в парах молекулярного йода включает практическую реализацию требований, предъявляемых к устройствам оптической обработке информации на основе техники ФЭ в газе.

Методы исследования. Методологическую основу исследований составляет комплекс теоретических и экспериментальных знаний о явлении ФЭ, формируемого в газовых и твердотельных средах, опубликованных в общепризнанных научных монографиях и журналах. В процессе исследований использовались метод экспериментального моделирования и наблюдения ФЭ в парах молекулярного йода при различных условиях его возбуждения. Применялось компьютерное моделирование процессов формирования эхо-сигналов с целью выявления исследуемых зависимостей параметров ФЭ от условий их возбуждения. Был разработан и использовался оптический экспериментальный комплекс для исследования поляризационных и амплитудно-временных свойств ФЭ, возбуждаемого временной кодовой последовательностью, включающей простой или составной импульс-код, с учетом воздействия магнитного поля и без него. Использовались методики формирования ФЭ в парах молекулярного йода, находящихся в состоянии термодинамического равновесия или быстро охлаждающихся в сверхзвуковой струе.

Связь с базовыми научными направлениями и программами. Тема исследований поддержана рядом научных фондов, научно-технических программ и решением Директивных органов СССР:

Российским фондом фундаментальных исследований в виде грантов № 96-02-18223а (1996-1998 г.г.) по теме: «Поляризационные свойства ФЭ в электрическом и магнитном поле», № 00-02-16234а (2000-2002 г.г.) по теме: «Деполяризующие столкновения и информативные свойства ФЭ в парах молекулярного йода в режиме лазерного охлаждения», № 03-02-17276 по теме: «Фундаментальные физические проблемы построения квантовых компьютеров на основе гиперкомплексных взаимосвязей характеристик ФЭ»;

Научно-технической программой «Фундаментальные исследования высшей школы в области естественных наук. Университеты России» в 2000-2001 г.г. по теме: «Пространственно-временные и поляризационные свойства ФЭ в постоянном продольном магнитном поле в парах молекулярного йода» (код проекта 015.01.01.68), в 2002-2003 г.г. по теме: «Пространственновременные и поляризационные свойства стимулированного ФЭ в постоянном продольном магнитном поле в парах молекулярного йода» (код проекта 01.01.048);

Научно-технической программой Гособразования СССР «Оптические процессоры» во исполнение приказа № 691 от 25.08.89г. по теме: «Разработка физических принципов газового оптического эхо-процессора";

Научно-технической программой «Оптический процессор» во исполнение распоряжения Комитета высшей школы РФ от 15.02.93. №834 по теме: «Физические принципы построения оптического газового процессора на фотонном эхо»;

Заказ-нарядом Министерства образования РФ в 2000 г. по теме: «Лазерное охлаждение материалов, нагреваемых при выработке и передаче электрической энергии»;

Заказ-нарядом Министерства образования РФ в 1996-1999 годах по теме: «Электрофизические особенности формирования ФЭ в газе»;

Заказ-нарядом Комитета высшей школы РФ в 1992-1995 годах по теме: «Когерентная спектроскопия газов»;

Научно-технической программой «Сверхбыстродействующая оптическая вычислительная машина» в 1990 г. по теме: «Исследование возможности создания ассоциативной оптической памяти на фотонном эхо».

Научно-технической программой, выполняемой по решению Директивных органов СССР в 1985-1989 годы по теме № 8/85, выданной и/я А-7094 для Марийского государственного университета.

В силу вышесказанного, тема диссертации актуальна и значима.

Достоверность. Достоверность полученных результатов гарантирована надежностью использованной аппаратуры и надежностью методики получения экспериментальных данных. Эти данные всегда соотносились с результатами экспериментов на других энергетических переходах (Brewer R.G., Genack A.Z., 1976; Nakatsuka Н. et.al., 1983) и всегда имело место согласование по порядку значений. Качественные результаты обнаружения нефарадеевского поворота вектора поляризации в парах молекулярного йода находятся в согласии с результатами теоретического предсказания и с подобным экспериментом в парах атомарного цезия (Ваег Т., Abella I.D., 1997) и атомарного иттербия (В.Н. Ищенко, С.А. Кочубей, Н.Н. Рубцова,Е.Б. Хворостов, И.В. Евсеев, 2002).

Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на III и IV Всесоюзной конференции по вычислительной оптоэлектронике «Проблемы оптической памяти» (Ереван-1987, Москва-1990), III Всесоюзной научно-технической конференции "Метрология в дальнометрии" (Харьков, 1988), на III Всесоюзном симпозиуме «Световое эхо и пути его практических применений» (Куйбышев, 1989), на IV, V, VI и VII Международном Симпозиуме по фотонному эха и когерентной спектроскопии (Дубна-1992, Москва-1993, Йошкар-Ола-1997, Новгород Великий - 2001), на VI Всесоюзной конференции по голографии (Витебск), 1990, на XIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Ленинград,1990), на I, V , IX ,Х Международной конференции "Laser Physics" (Волга-Лазер-Тур Москва-1993, Москва-1996, Москва-2001, Братислава-2002), XIII, XV, XVII, XIX Международной межвузовской школе-семинаре "Методы и средства технической диагностики" (Йошкар-Ола, 1996, 1998, 2000, 2002), на I, II, III, IV, VI, VII, VIII Всероссийских молодежных научных школах "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия" (Казань, 1997, 1998, 1999, 2000, 2002, 2003, 2004), Всероссийской научной конференции "Структура и динамика молекулярных систем" (Йошкар-Ола-Казань-Москва, 1998), Международных научных конференциях "Lasers"98", (McLean, USA, 1998), "Lasers"99" (Quebec, Canada, 1999), "Lasers"2000" (Mexico, USA, 2000), на VII,VIII и IX Международных Чтениях по квантовой оптике «IRQO"99» (Казань - 1999), «IRQO"Ol» (Казань - 2001), «IRQO"03» (Санкт-Петербург-2003), на Международном оптическом конгрессе "Оптика-XXI век": конференция "Фундаментальные проблемы оптики" ФПО - 2000 и ФПО -2004 (Санкт-Петербург-2000, 2004), на Международной конференции «Лазерная физика и применения лазеров» (Минск-2003).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 77 научных публикациях, в том числе в 73 научных статьях, среди которых имеются 23 статьи в реферируемых журналах, рекомендуемых ВАК МОН РФ для публикации материалов докторских диссертаций, 3 патента (авторских свидетельства) на изобретение, 28 статей - в зарубежных журналах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа объёмом 239 страниц состоит из введения, шести глав, заключения, примечания и списка использованной литературы. Работа содержит 55 рисунков, 2 таблицы. Список литературы включает 243 наименований.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Попов, Иван Иванович

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Впервые продемонстрирована возможность формирования сигнала ФЭ в молекулярном газе, испытавшем быстрое адиабатическое охлаждение в сверхзвуковой струе, при этом установлено, что охлаждение молекулярного газа в сверхзвуковой струе приводит к сужению однородной ширины спектральной линии. Полученные результаты имеют большое значение для создания квантовой оптической памяти на ФЭ при повышении оптической плотности резонансной газовой среды без снижения интенсивности эхо-сигнала.

2. Впервые экспериментально обнаружен эффект ассоциативности ФЭ. Он заключается в том, что по поляризационному признаку возможно считывание информации, содержащейся в амплитудно-временной форме кодовых импульсов, из двухэлементного массива, предварительно записанного на суперпозиционном состоянии пары квантовых уровней первым возбуждающим импульсом-кодом. При этом возможна оптическая обработка информации, связанная с обращением во времени считываемой амплитудно-временной формы и ее преобразованием заданным образом в зависимости от направления вектора линейной поляризации второго возбуждающего импульса. Полученный результат имеет большое значение при разработке оптической памяти на ФЭ с ассоциативным доступом к информации и ее обработкой.

3. Впервые был экспериментально обнаружен эффект нефарадеевского поворота вектора поляризации стимулированного ФЭ при воздействии на резонансную газовую среду продольного однородного магнитного поля. Разработана и экспериментально продемонстрирована методика регистрации угла этого поворота, а также идентификации типа ветви резонансной спектральной линии за один акт формирования сигналов ПФЭ и СФЭ по соотношению их интенсивностей, при нефарадеевском повороте вектора поляризации эхо-сигнала, регистрируемых в фиксированной плоскости поляризации.

4. Впервые в технике ФЭ экспериментально продемонстрированы два метода оптической обработки информации, содержащейся в амплитудно-временных формах компонент составного первого возбуждающего импульса-кода, при смене типа ветви резонансного квантового перехода или в зависимости от напряженности продольно приложенного к резонансной среде однородного магнитного поля. При этом результирующая информация содержалась в амплитудно-временной форме эхо-сигнала, регистрируемого в фиксированной плоскости поляризации. Обнаруженные амплитудно-временные свойства ФЭ перспективны при выполнении исследований по созданию оптического эхо-процессора специального назначения, а также при реализации однопроходного и двухпроходного зондирования атмосферы.

5. На основании исследования ФЭ в парах молекулярного йода, включающего регистрацию спектра поглощения оптического излучения, измерение характеристических времен релаксации, определение оптимальной протяженности резонансной среды, исследование диапазона допустимых значений паров, установлено, что эти пары являются надежным носителем информации при ее оптической обработке в технике ФЭ в видимом диапазоне излучения при комнатных температурах. Впервые экспериментально обнаружено многократное ФЭ в газе, возбуждаемое продольно бегущими волнами, позволившее оптимизировать протяженность кюветы с парами йода, составившую 0,1 - 0,35 м.

6. Создан оригинальный оптический экспериментальный комплекс для исследования ФЭ, в котором реализована временная последовательность строенных лазерных импульсов с плавным изменением электронным способом временных интервалов между ними и частоты возбуждающего излучения, включая импульс-код, составленный из двух импульсов, линейно поляризованных в различных направлениях и имеющих отличающиеся амплитудно-временные формы. Предложены аппаратура и методики экспериментального исследования нефарадеевского поворота вектора поляризации ФЭ, методика регистрации характеристик быстро охлаждающихся в сверхзвуковой струе паров молекулярного йода на основе ФЭ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Попов, Иван Иванович, 2004 год

1. Штырков Е.И. Резонансная динамическая голография и оптическое сверхизлучение / Штырков Е.И., Самарцев В.В. // Электромагнитное сверх-излучение.-Казань: КФ АН СССР,- 1975.-С. 398-426.

2. Carlson N.W. Storage and phase conjugation of light pulses using stimulated photon echoes / Carlson N.W., Babbitt W.R., Mossberg T.W.// Opt. Lett. -1983. V.8. - № 12. - P.623-625.

3. Нефедьев Л.А. Динамическая эхо-голография в вырожденных и многоуровневых системах // Изв. АН СССР, сер. физ.- 1986.- Т.50.- №8.- С. 15511558.

4. Mitsunaga М. Time- and frequency-domain hybrid optical memory: 1.6-kbit data storage in Eu3+R:Y2Si05 / Mitsunaga M.,Yano R., Uesugi N. // Opt. Lett.-1991,- V.16.- P. 1890.

5. Kroll S. Photon-echo-based logical processing/ Kroll S., Elman U. // Opt. Lett.-1993.-V. 18.-P. 1834.

6. Елютин С.О. Об особенностях формы сигналов светового (фотонного) эха / Елютин С.О., Захаров С.М., Маныкин Э.А. // Опт.спектр. 1977. - Т.42. - №5. - С. 1005-1007.

7. Зуйков В.А. Корреляция формы сигналов светового эха с формой возбуждающих импульсов / Зуйков В.А., Самарцев В.В., Усманов Р.Г. // Письма в ЖЭТФ.- 1980.- Т. 32.- №4.- С. 293-297.

8. Carlson N.W. Storage and time reversal of light pulses using photon echoes / Carlson N.W., Rothberg L.T., Yodh A.G., Babbitt W.R., Mossberg T.W.// Opt. Lett. 1983. - V.8. -N9. - P. 483-485.

9. Василенко Л.С. Форма сигналов фотонного эха в газе / Василенко Л.С., Рубцова Н.Н. // Оптика и спектроскопия.- 1985.- Т.59,- №1.- С. 52-56.

10. Xu E.Y. Nanosecond image processing using stimulated photon echoes / Xu E.Y., Kroll S., Huestis D. et.al. // Opt. Lett.-1990.- V. 15.- P. 562.

11. Ахмедиев Н.Н. Обращенное долгоживущее световое эхо в кристаллел I

12. F3: Рг / Ахмедиев Н.Н., Борисов Б.С., Зуйков В.А., Самарцев В.В. и др. // Письма в ЖЭТФ.- 1987.- Т.45.-№3.- С. 122-125.

13. Зуйков В.А. Возбуждение сигналов светового (фотонного) эха последовательности бегущих и стоячих волн / Зуйков В.А., Самарцев В.В., Турьянский Е.А. // ЖЭТФ. 1981. -Т.81. - №2. - С. 653-663.

14. Зуйков В.А. Аккумулированное долгоживущее световое эхо и оптическая память./ Зуйков В.А., Гайнуллин Д.Ф., Самарцев В.В., Стельмах М.Ф. и др. // Квантовая электроника.- 1991,- Т. 18.- С. 525.

15. Ахмедиев Н.Н. Обнаружение многократного долгоживущего светового эха / Ахмедиев Н.Н., Борисов Б.С., Зуйков В.А. и др. // Письма в ЖЭТФ.- 1988.- Т.48.- №11.- С. 585-587.

16. Zuikov V.A. Space-Time Properties of Multichannel Reversed Long-Lived Photon Echo / Zuikov V.A., Samartsev V.V. // Laser Physics.- 1991.- V.I.-P. 542.

17. Алексеев А.И. Особенности фотон-эха в газе при наличии магнитного поля // Письма в ЖЭТФ. 1969.- Т.9.- №8.- С. 472-475.

18. Евсеев И.В. Фотонное эхо в магнитном поле при малых площадях возбуждающих импульсов / Евсеев И.В., Ермаченко В.М. // Оптика и спектроскопия.- 1979.- Т.47.- №6.- С. 1139-1144.

19. Алексеев А.И. Фотон-эхо в газе при наличии магнитного поля / Алексеев А.И., Евсеев И.В. // ЖЭТФ.-1969.-Т.57.- №11.- С. 1735-1744.

20. Евсеев И.В. Изменение поляризации фотонного эха в магнитном поле под воздействием упругих столкновений / Евсеев И.В., Ермаченко В.М. // Тр. VI Вавилов, конф. по нелинейн. оптике.- Новосибирск: ИТФ СО АН СССР.- 1979.- Ч.2.-С. 155-158.

21. Евсеев И.В. Фотонное (световое) эхо в магнитном поле при произвольной форме возбуждающих импульсов / Евсеев И.В., Решетов В.А. // Оптика и спектроскопия.- 1984.- Т.57.- №5,- С. 869-874.

22. Евсеев И.В. Стимулированное фотонное эхо в газе при наличии магнитного поля / Евсеев И.В., Ермаченко В.М., Решетов В.А. // Оптика и спектроскопия.- 1982.- Т.52.- №3.- С. 444-449.

23. Baer Т. Polarization rotation of photon echo in cesium vapor in magnetic field / Baer Т., Abella T.D.// Phys. Rev.- 1977.- V. 16.- №5.- P. 2093-2100.

24. Ishchenko V.N. Polarization echo-spectroscopy of ytterbium vapour in a magnetic field / Ishchenko V.N., Kochubei S.A., Rubtsova N.N., Yevseyev I.V.// Laser phys.-2002.- V. 12. -№8.- P. 1079-1088.

25. Moiseev S.A. Complete Reconstruction of the Quantum State of a Single-Photon Wave Packet Absorbed by a Doppler-Broadened Transition

26. Moiseev S.A., Kroll S. // Phys. Rev. Lett.- 2001.- V.87.- P. 173601.

27. Моисеев С.А. Квантовая память для интенсивных световых полей в технике фотонного эха/ Моисеев С.А. // Изв. РАН, сер. физ.- 2004.- Т.68.-№9.- с. 1260-1263.

28. Brewer R.G. Optical coherent transients by laser frequency switching / Brewer R.G., Genack A.Z.// Phys. Rev. Lett. 1976. - V.36. - №16. - P. 959962.

29. Nakatsuka H. Multiple photon echoes in molecular iodine / Nakatsuka H. et. al. // Opt. Commun. 1983. - V.47. - №1. - P. 65-69.

30. Попов И.И. Оптический дистанционно-перестраиваемый эхо-спектрометр / Бикбов И.С., Попов И.И., Самарцев В.В. // Приборы и техника эксперимента. 1988. - №5. - С. 172-174.

31. Попов И.И. Устройство для передачи и приема информации / Попов И.И., Чулков В.А., Чемоданов С.Б., Ильин Б.Н., Бикбов И.С. // А.С. № 1441439 от 1.08.88.

32. Попов И.И. Измерение однородных ширин спектральных линий молекулярного йода методом светового эха / Бикбов И.С., Евсеев И.В., Попов И.И., Самарцев В.В. // Оптика и спектроскопия. 1989. - Т.67. -В.1. -С. 224-226.

33. Попов И.И. Особенности светового эха в парах молекулярного йода / Попов И.И., Бикбов И.С., Самарцев В.В //.Изв.АН СССР. Сер.физ.-1989. -Т.53. №12. - С. 2334-2339.

34. Попов И.И. Дифференциальный фазовый светодальномер / Попов И.И. Чемоданов С.Б., Шатохин В.П., Хесед Е.А., Бикбов И.С. // -А.С. № 1480509 от 15.01.89.

35. Попов И.И. Наблюдение поворота вектора поляризации светового (фотонного) эха в молекулярном газе / Попов И.И., Бикбов И.С., Евсеев И.В., Самарцев В.В. // Журнал прикл. спектроскопии.- 1990. Т.52.- №5. - С. 794798.

36. Popov I.I. Observation of the Photon Echoes Shape Looking Effect a Molecular gas / Bikbov I.S., Yevseyev I.V., Popov I.I., Reshetov V.A., Samartsev V.V. //Laser Phys.-1991. -V.l.-№1. -P. 126-127.

37. Попов И.И. Эффект запирания сигнала стимулированного фотонного эха / Бикбов И.С., Евсеев И.В., Попов И.И., Решетов В.А., // Журнал прикл.спектроскопии.- 1991. Т.55. - №1. - С. 84-88.

38. Попов И.И. Эффект ассоциативности светового (фотонного) эха / Попов И.И., Самарцев В.В // Журнал прикл. спектроскопии. -1991. Т.54. -№4. - С. 535-537.

39. Popov I.I. Associative Properties of Photon Echo and Optical Memory / Popov I.I., Bikbov I.S., Samartsev V.V. // Laser Phys. 1992.- V.2. -№6.-P. 945-951.

40. Попов И.И. Отпирание аккустических волноводов / Колмаков И.А., Попов И.И., Самарцев В.В. // Письма в ЖТФ. 1992. - №23. - С. 37-40.

41. Попов И.И. Оптическая память на основе светового (фотонного) эха / Зуйков В.А., Попов И.И., Митрофанова Т.Г., Самарцев В.В. // Изв.ВУЗов. сер.физ. 1993. - Т.36. - №7. - С. 72-85.

42. Popov I.I. Polarization Properties of Photon Echoes in Molecular Iodine and its Application / Bikbov I.S., Popov I.I., Samartsev V.V., Yevseyev I.V. // Laser phys.- 1995. V.5.-№.3.-P. 580-583.

43. Попов И.И. Ассоциативные свойства многоканального фотонного эха и оптическая память / Попов И.И., Бикбов И.С., Зуйков В.А., Попова Г.Л., Самарцев В.В. // Квантовая электроника, т 1995. №10. - С. 1057-1060.

44. Popov I.I. Coherent Laser Cooling of Gas (Molecular Iodine Vapor) by Means of Photon Echo / Popov I.I., Lelekov M.V., Leukhin A.N., Bikbov I.S., and Samartsev V.V. // Laser phys.- 1997. V.7.- №.2.- P. 271-273.

45. Попов И.И. Диэлектрическое эхо в биологической среде и его свойства / Попов И.И., Грачев А.С. // Изв.РАН, сер.физ. 1998. - №2. - С. 433-440.

46. Попов И.И. Лазерное охлаждение молекулярного йода / Попов И.И., Леухин А.Н., Лелеков М.В., Бикбов И.С. // Изв.РАН, сер.физ. -1998. -№2. -С. 283-286.

47. Попов И.И. Фотонное эхо в парах молекулярного йода и его свойства //Изв.РАН, сер.физ. -2000.-Т.64.-№10.- С. 1948-1954.

48. Popov I.I. Non-Faraday rotation of the photon echo signals polarization vectors in the vapours of molecular iodine / Popov I.I., Bikbov I.S., Leukhin A.N. //Laser phys.- 2001. V.l 1.- No.6.- P. 40-42.

49. Попов И.И. . Об использовании методики фотонного эха в зондировании атмосферы / Попов И.И., Самарцев В.В // Оптика атмосферы и океана.-2001.-Т. 14.- №5.- С. 455-459.

50. Попов И.И. Фотонное эхо в парах молекулярного йода: техника эксперимента, свойства и возможные приложения // Изв.РАН, сер.физ. -2002.Т. 66.-№ 3.- С. 321-324.

51. Попов И.И. Способ оптоэлектронного измерения тока / Гладышев A.M., Попов И.И., Самарцев В.В., Евсеев И.В., Чайкин В.Н. // патент на изобретение ПМК 7G 01 R 33/032, G 01 R 19/00 2003 №2223512 (заявка на патент № 2002116339 от 17.06.02).

52. Попов И.И. Метод измерения постоянного тока в сверхвысоковольтных линиях электропередачи на основе фотонного эха / Попов И.И., Гладышев A.M., Газизов К.Ш., Трунина Е.Р. // Изв. ВУЗов: Проблемы энергетики.-2003, №3-4, С. 120-124.

53. Л. Popov Quantum Control on the Basis of Non-Faradey Rotation of Photon Echo Polarization Vector // Laser phys.- 2004. V.14.- №7.-P. 1-4.

54. Попов И.И. Фотонное эхо в охлаждающих сверхзвуковых струях паров молекулярного йода / Попов И.И., Самарцев В.В. // Изв.РАН, сер.физ. -2004.-Т.68.- №9.- С. 1248-1251.

55. Попов И.И. Физические принципы построения оптического эхо-процессора для выполнения операций с кватернионами / Попов И.И., Леухин А.Н. // Изв.РАН, сер.физ. -2004.- Т.68.-№9.- С. 1305-1307.

56. Popov I.I. Electro-induction echo in the biological system and its characteristics / Popov I.I., Grachev A.S. // PROCEEDINGS OF SPIE. -1997. -V.3239. -P. 468-473.

57. Popov I.I. Principle of construction of the measuring transformer of current, based on the photon echo / Leukhin A.N., Popov I.I., Polyakov I.N. // PROCEEDINGS OF SPIE. -1997. V.3239. - P. 474-481.

58. Popov I.I. Molecular iodine laser cooling: investigation using echo / Popov I.I., Bikbov I.S., Lelekov M.V., Leukhin A.N. // PROCEEDINGS OF SPIE. -1997. V.3239. - P. 462-465.

59. Попов И.И. Метод измерения тока на основе эффекта фотонного эха / Леухин А.Н., Попов И.И. // II Вавиловские чтения "Диалог наук на рубеже XX-XXI веков и проблемы современного общественного развития": Сб.статей, часть 2 Йошкар-Ола, 1997. - С. 155-157.

60. Попов ИИ. Исследование ассоциативных свойств фотонного эха / Леухин А.Н., Попов И.И. // Вторая молодежная научная школа "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия": Сб.статей Казань, 1998. - С. 170-178.

61. Popov I.I. Investigation of Relaxation Characteriatics of Gas Under Laser Coolling / Popov I.I., Leukhin A.N. // Proceedings of Int. Conf. "Lasers"98", STS Press, McLean:USA.- 1999.- P. 1131-1137.

62. Popov I.I. Strategy of Measurement of Non-Faraday Rotation of the Photon Echo Polarization Vector in Gas / Polyakov I.N, Leukhin A.N., Popov I.I. //

63. Proceedings of Int. Conf. "Lasers"98", STS Press, McLean: USA.- 1999.- P. 10741080.

64. Попов И.И. Гиперкомплексное кодирование информации в технике фотонного эха / Леухин А.Н., Попов И.И. // Третья региональная молодежная научная школа "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия": Сб. статей Казань.- 1999. - С. 51-56.

65. Попов И.И. Метод идентификации типа резонансного перехода / Бикбов И.С., Леухин А.Н., Попов И.И. // Третья региональная молодежная научная школа "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия": Сб. статей -Казань.- 1999.-С. 45-50.

66. Popov I.I. Hipercomlex properties of photon echo in vapours of molecular iodine / Popov I.I., Leukhin A.N. // Proceedings of Int. Conf. "Lasers"99", STS Press, McLean: USA.- 2000.- P. 4107-4115.

67. Popov I.I., Spectroscope and polarisation characteristics of photon echo in vapours of molecular iodine // Proceedings of Int. Conf. "Lasers"99", STS Press, McLean: USA.-2000.- P. 4116-4124.

68. Попов И.И. Особенности конструкции высоковольтного измерительного трансформатора тока на фотонном эхо / Поляков И.Н., Попов И.И., Татауров А.В. // Методы и средства технической диагностики: Сб. научных статей. Вып. XVII.- Йошкар-Ола.- 2000.- С. 80-82.

69. Попов И.И. Многократное фотонное эхо в парах молекулярного йода / Бикбов И.С., Леухин А.Н., Попов И.И. // Четвертая региональная молодежнаянаучная школа "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия": Сб.статей. Казань, КГУ.-2000. - С. 261-264.

70. Popov I.I. Visual Method of Identification of the Resonant Transition./ Bikbov I.S., I.I. Popov, Leukhin A.N. // PROCEEDINGS OF SPIE.-1999. -V. 4061.- P. 112-117.

71. Popov I.I. Information compression by the using polarization properties of photon echo / Leukhin A.N., Popov I.I. // PROCEEDINGS OF SPIE. -1999. -V.4061.- P. 85-91.

72. Попов И.И. Особенности конструкции высоковольтного измерительного трансформатора тока на фотонном эхо / Поляков И.Н., Попов И.И., Татауров А.В. // Методы и средства технической диагностики: Сб. научных статей. Вып. XVII.- Йошкар-Ола.- 2000.- С. 80-82.

73. Попов И.И. Многократное фотонное эхо в парах молекулярного йода / Бикбов И.С., Леухин А.Н., Попов И.И.// Четвертая региональная молодежная научная школа "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия": Сб. статей. Казань, КГУ.-2000. - С. 261-264.

74. Popov I.I. Characteristics of photon echo in vapors of molecular computing systems / Popov I.I., Leukhin A.N., Samartsev V.V. // Proceedings of Int. Conf. "Lasers"2000", STS Press, McLean:USA.- 2001.- P. 833-839.

75. Popov I.I. Possibilities of photon echo technique in sensing of atmosphere / Mitrofanova T.G., Popov I.I., Samartsev V.V. // PROCEEDINGS OF SPIE.-2001.-V.4605.- P. 157-164.

76. Popov I.I. Optical echo-spectrometer for detection of quantum transition branch type / Bikbov I.S., Popov I.I., Gladyshev A.M. // PROCEEDINGS OF SPIE.- 2001.- V. 4605.- P. 35-38.

77. Popov I.I. Physical principles of construction of information-measurement echo-systems / Gladyshev A.M., Gazizov K.Sh., Grachev A.S., Kozlov A.F., Popov I.I. // PROCEEDINGS OF SPIE.- 2001.-V. 4605 .- P. 141- 148.

78. Popov I.I. Photon echo possibilities under information processing in hyper complex space / Leukhin A.N., Popov I.I. // PROCEEDINGS OF SPIE.- 2001.-V. 4605.- P. 124-133.

79. Popov I.I. The using of complex encoded pulses at photon echo signal exciting in molecular iodine vapors / Leukhin A.N., Popov I.I. // 10 th annual international laser physics workshop (LPHYS"01) Book of abstracts.-Moscow.-2001.-P. 36-37.

80. Попов И.И. Особенности применения фотонного эха для измерения температуры элементов конструкции высоковольтного оборудования/ Гладышев A.M., Попов И.И. // Сборник научных статей: Методы и средства технической диагностики.-Иошкар-Ола.-2002.- С. 85-89.

81. Попов И.И. Особености применения фотонного эха для измерения тока в высоковольтных линиях электропередач / Гладышев A.M., Попов И.И., Чайкин В.Н // Сборник научных статей: Методы и средства технической диагностики.-Иошкар-Ола.-2002.-С. 89-93.

82. Popov I.I. Examination of kinetics of motion of molecular iodine vapors / Popov I.I., Gladyshev A.M., Golovkin V.A., Yevseyev I.V. // 11th International Laser Physics Workshop: Book of abstracts.-Bratislava, Slovakia.-2002.-P. 29.

83. Попов И.И. Квантовый контроль поворота вектора поляризации фотонного эха и его применение / Попов И.И., Газизов К.Ш. // Материалы Международной конференции «Лазерная физика и применения лазеров» ICLPA"2003.-Минск, Беларусь.- 2003.- С. 156-158.

84. Попов И.И. Решение уравнений Блоха в алгебре кватернионов / Леухин А.Н., Попов И.И. // Седьмая всероссийская молодежная научная школа "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия": Сб. статей. -Казань, КГУ.-2003. С. 345-350.

85. Попов И.И. Моделирование, управление и оптимизация работы све-тоизлучающей системы художественного освещения объекта / Попенов А.Н., Попов И.И. // Светотехника.-2003.- № 4.- С. 26-31.

86. Popov I.I. Features of application of quaternions at the solution of the Bloch equation / Leukhin A.N., Popov I.I. // PROCEEDINGS OF SPIE.- 2004.-V. 5402.- P. 191-2001.

87. Popov I.I. Application of Quaternion Algebra for Calculation of Photon Echo Signal / Leukhin A.N., Popov I.I. // PROCEEDINGS OF SPIE.- 2004.-V. 5402.- P. 202-213.

88. Popov I.I. Physical principles of realization of quantum evaluations in technique of a photon echo // PROCEEDINGS OF SPIE.-2004.-V.5402.- P.214-225.

89. Popov I.I. Physical Measurings and Quantum Control in Technique of a Photon Echo / I.I. Popov, A.M. Gladyshev, K. Sh. Gazizov.// PROCEEDINGS OF SPIE.- 2004.- V. 5402.- P. 226-234.

90. Popov I.I. Photon echo as a method of a spectroscopy of molecular Iodine vapors in cooling supersonic molecular jets / I.I.Popov, V.V. Samartsev // PROCEEDINGS OF SPIE.- 2004.- V. 5402.- P. 355-363.

91. Копвиллем У.Х. Световое эхо на парамагнитных кристаллах / Копвиллем У.Х., Нагибаров В.Р.// Тез.докл. Д.: Изд-во ЛГУ.- 1962.- С. 28.

92. Kurnit N.A. Observation of photon echoes / Kurnit N.A., Abella I.D., Hartmann S.R. //Phys. Rev. Lett. 1964.- V.6.- №19.- P. 567-570.

93. Patel C.K.N. Photon echoes in gases / Patel C.K.N., Slusher R.E. // Phys. Rev. Lett. 1968.- V.20.- №20.- P. 1087-1089.

94. Копвиллем У.Х. Световое эхо в рубине / Копвиллем У.Х., Нагибаров В.Р., Пирожков В.А. // ФТТ.- 1972.- Т. 14.- №6.- С. 1794-1795.

95. Маныкин Э.А. Оптическая эхо-спектроскопия / Маныкин Э.А., Самарцев В.В.//М.: Наука.- 1984. 270 с.

96. Набойкин Ю.В. Когерентная спектроскопия молекулярных кристаллов / Набойкин Ю.В., Самарцев В.В., Зиновьев П.В., Силаева Н.Б. // Киев.: Наукова Думка.- 1986. 203 с.

97. Голенищев-Кутузов В.А. Импульсная оптическая и акустическая когерентная спектроскопия / Голенищев-Кутузов В.А., Самарцев В.В., Хаби-булин Б.М. // М.: Наука.- 1988. 222 с.

98. Евсеев И.В. Деполяризующие столкновения в нелинейной электродинамике / И.В. Евсеев, В.М. Ермаченко, В.В. Самарцев. // М.: Наука.- 1992.246 с.

99. Hahn E.L. Spin echoes. // Phys. Rev. 1950. - V.80. - №3. - P. 580594.

100. Scully M. Photon echp in gaseous media. / Scully M., Stephen M.J., Burnham D. // Phys. Rev. 1968. - V. 171. -№1. - P. 213-214.

101. Попов И.И. Форма сигналов запертого и двугорбого светового эха / Попов И.И., Самарцев В.В., Трайбер А.С., Шагидулин А.Г. // М.: Деп. в ВИНИТИ. 1985. - №4916. - С. 86.

102. Fujita М. Barkward echo in two-level systems / Fujita M., Nakatsuka H., Nakanisi H., Natsuoka M. // Phys. Rev. Lett. 1979. - V.42. - №15. - P. 974977.

103. Евсеев И.В. Фотонное эхо при малых площадях возбуждающих импульсов / Евсеев И.В., Ермаченко В.М. // ЖЭТФ. 1979. - Т.76. - №.5. -С. 1538-1546.

104. Евсеев А.В. Стимулированное фотонное эхо как метод определения спектроскопических характеристик отдельного резонансного уровня / Евсеев А.В., Евсеев И.В., Ермаченко В.М. // ДАН СССР. 1981. - Т.256. - №1. -С. 57-60.

105. Brewer L. Quantum Yield for Unimolecular Dissociation of 12 in Visible Absorption/ Brewer L., Tellinghuisen J. // J. Chem. Phys. 1972. - V.56. - P.3929.

106. Евсеев А.В. Фотонное эхо в газах: влияние деполяризующих столкновений / Евсеев А.В., Евсеев И.В., Ермаченко В.М. // М.: Препринт ИАЭ: 3602/1.-1982.

107. Nagibarov V.R. Elastic and nonelastic collisions of the gas particles and a photon echo / Nagibarov V.R., Samartsev V.V., Nefediev L.A. // Phys. Rev. Lett. 1975. - V.43. -№2. - P. 195-196.

108. Алимпиев C.C. Фотонное эхо в газах SF6 и ВС1з / Алимпиев С.С., Карлов Н.В. // ЖЭТФ. 1972. - Т.63. - №2. - С. 482-490.

109. Нагибаров В.Р. Кинетический метод возбуждения сигналов свободной индукции и эха / Нагибаров В.Р., Самарцев В.В. // ПТЭ. 1970. - №3. -С. 189-190.

110. Чеботаев В.П. Метод разнесенных полей в оптике. // Квантовая электроника. 1978. -Т5 - №8. - С. 1637-1648.

111. Василенко JI.C. Когерентное излучение в разнесенных по времени полях / Василенко Л.С., Дюба Н.М., Скворцов М.Н. // Квантовая электроника. 1978. - Т.5. - №8. - С. 1725-1728.

112. Shiren N.S. Ultrasonic spin echoes / Shiren N.S., Karyaka T.G. / Phys. Rev. Lett. 1972. - V.28. - №3. - P. 1304-1311.

113. Чеботаев В.П. Метод разнесенных полей в оптике. // Квантовая электроника. 1978. - Т.5 - №8. - С. 1637-1648.

114. Василенко J1.C. Когерентное излучение в разнесенных по времени полях / Василенко Л.С., Дюба Н.М., Скворцов М.Н. // Квантовая электроника. 1978. - Т.5. - №8. - С. 1725-1728.

115. Нагибаров В.Р. Некоторые вопросы магнитной радиоспектроскопии и квантовой акустики / Нагибаров В.Р., Самарцев В.В. // Казань, КФ АН СССР.- 1968.-С. 102-104.

116. Алексеев А.В. Акустическое возбуждение сверхизлучательного электромагнитного состояния вещества. / Алексеев А.В., Копвиллем У.Х., Нагибаров В.Р., Пирожков В.А.//ЖЭТФ. 1968.-Т.55. - №7.-С. 1852-1863.

117. Зуйков В.А. Обращенное световое эхо в рубине / Зуйков В.А., Самарцев В.В., Усманов Р.Г. // Письма в ЖЭТФ. 1980. - Т.31. - №11. - С. 654659.

118. Калачев A.A. Когерентные явления в оптике / Калачев А.А., Самарцев В.В. // Казань: Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова.- 2003.-281 с.

119. Устинов В.Б. Квантовые устройства обработки информации // Л.: ЛЭТИ.- 1984.

120. Рассветалов Л.А. Поляризационное эхо и его применение // М.: Наука.- 1992.-С. 161-185.

121. Bai Y.C. Experimental studies of photo-echo pulse compression Y. S. Bai, T. W. Mossberg / Bai Y.I., Mossberg T.W. // Opt. Lett.- 1986.- V.l 1.- P. 30.

122. Graf F.R. Data compression in frequency-selective materials using frequency-swept excitation pulses / Graf F.R., Plagemann B.H., Wild U.P. et. al. // Opt. Lett.- 1996.- V.21.- P. 284.

123. Mossberg T.W. Swept-carrier time-domain optical memory// Opt. Lett.-1992.- V.17.- P. 535.

124. Самарцев В.В. Оптическая память на основе долгоживущего фотонного эха (обзор)/ Самарцев В.В., Зуйков В.А., Нефедьев Л.А. // ЖПС.- 1993.-Т.59.- С. 395.

125. Shen Х.А. Impulse-equivalent time-domain optical memory/Shen X.A., Hartmann S.R., Kachru R. // Opt.Lett.- 1996.- V.21.- P. 833.

126. Shen X.A. Experimental demonstration of impulse-equivalent time-domain optical memory/ Shen X.A., Kachru R. // Opt.Lett.- 1996.- V.21.- P. 2020.

127. Akhmediev N.N. Information erasing in the phenomenon of long-lived photon echo// Opt.Lett.- 1990.- V. 15.- P. 1035.

128. Зуйков В.А. Аккумулированное долгоживущее световое эхо и оптическая память в кристалле LaF(3):Pr(3+)/ Зуйков В.А., Гайнуллин Д.Ф., Самарцев В.В. и др. // ЖПС.- 1991.- Т.55.- С. 134.

129. Elman U. Statistical Modeling and Theoretical Analysis of the Influence of Laser Phase Fluctuations on Photon Echo Data Erasure and Stimulated Photon Echoes / Elman U., Kroll S. // Laser phys.- 1996.- V.6.- P. 721.

130. Маныкин Э.А. Интерференция не перекрывающихся во времени световых импульсов при их вырожденном четырехволновом смешении/ Маныкин Э.А., Знаменский Н.В., Петренко Е.А. и др. // Письма ЖЭТФ.- 1992.-Т.56.- С. 74.

131. Маныкин Э.А. Оперативное стирание информации в средах со спектрально-селективным способом ее хранения/ Маныкин Э.А., Знаменский Н.В., Петренко Е.А. и др. // Изв. РАН, сер. физ.- 1995.- Т.59.- С. 168.

132. Зуйков В.А. Оперативное стирание информации в средах со спектрально-селективным способом ее хранения/ Зуйков В.А., Попов И.И., Митрофанова Т.Г. и др. // Изв. ВУЗов.- 1993.- №7.- С. 72.

133. Arend М. Random access processing of optical memory by use of photon-echo interference effects/ Arend M., Block E., Hartmann S.R. // Opt. Lett.- 1993.-V.18.-P. 1789.

134. Yano R. Demonstration of partial erasing of picosecond temporal optical data by use of accumulated photon echoes / Yano R., Uesugi N. // Opt. Lett.-1999.-V.24.-P. 1753.

135. Rebane A. Ultrafast optical processing with photon echoes/Rebane A., Drobizhev M., Sigel C., Ross W., Gallus J. // Journal of Luminescence.- 1999.-V.83-84.- P. 325-333.

136. Нефедьев JI.А. Оптическая эхо-голография (обзор) / Нефедьев Л.А., Самарцев В.В. //ЖПС.- 1992.- Т.57.- С. 386.

137. Штырков Е.И. Отображающие свойства динамических эхо-голограмм в резонансных средах / Штырков Е.И., Самарцев В.В. // Оптика и спектроскопия.- 1976.- Т. 40.- С. 392.

138. Самарцев В.В. Акустооптическое преобразование волновых фронтов в резонансных эхо-голограммах / Самарцев В.В., Штырков Е.И. // ФТТ.-1976.-Т.18.-С. 3140.

139. Shtyrkov E.I. Dynamic Holograms on the Superposition States of Atom / Shtyrkov E.I., Samartsev V.V. // Phys. Stat. Sol. (a).- 1978.- T.45.- P. 647.

140. Нефедьев Л.А. Цветная эхо-голография/ Нефедьев Л.А., Самарцев В.В. // Оптика и спектроскопия.- 1987.- Т.62.- С. 701.

141. Денисюк Ю.Н. Будущее науки (международный ежегодник) // М.: Знание.- 1981.- №14.- С. 112-133.

142. Зельдович Б.Я. Обращение волнового фронта / Зельдович Б.Я., Пи-липецкий Н.Ф., Шкунов В.В. // М.: Наука.- 1985.

143. Микаэлян А.Л. Оптические методы в информатике // М.: Наука.-1990.

144. Griffen N.S. Focusing and phase conjugation of photon echoes in Na vapor/ Griffen N.S., Heer C.V. // Appl. Phys. Lett.- 1978.- V.33.- P. 865.

145. Штырков Е.И. Характеристики обобщенного фотонного эха при неодновременном четырехволновом взаимодействии в рубине/ Штырков Е.И., Лобков B.C., Моисеев С.А. и др. // ЖЭТФ.- 1981.- Т.81.- С. 1877.

146. Xu E.Y. Nanosecond image processing using stimulated photon echoes / Xu E.Y., Kroll S., Huestis D. et. al. // Opt. Lett.- 1990.- V.15.- P. 562.

147. Shen X.A. High-speed pattern recognition byusing stimulated echoes / Shen X.A., Kachru R. // Opt. Lett.- 1992.- V.17.- P. 520.

148. Shen X.A. Time-domain holographic image storage / Shen X.A., Chiang E., Kachru R. // Opt. Lett.- 1994.- V.19.- P. 1246.

149. Ребане А.К. Динамическая пикосекундная голография посредством фотохимического выжигания провала/ Ребане А.К., Каарли Р.К., Саари П.М. // Письма ЖЭТФ.- 1983.- Т.38.- С. 320.

150. Саари П.М. Динамическая пикосекундная голография посредством фотохимического выжигания провала/ Саари П.М., Каарли Р.К., Ребане А.К. // Квантовая электроника.- 1985.- Т. 12.- С. 672.

151. Rebane А.К. Associative sace-and-time domain recall of picosecond light signals via photochemical hole burning holography// Optics Communs.- 1988.-V.65.-P. 175.

152. Bai Y.C. Coherent time-domain data storage with a spread spectrum generated by random biphase shifting/ Bai Y.C., Kachru R. // Opt. Lett.- 1993.- V.18.-P. 1189.

153. Shen X.A. High-speed holographic recording of 500 images in a rare earth doped solid / Shen X.A., Kachru R. // J. Alloys and Compounds.- 1997.- V.250.-P. 435-438.

154. Shen X.A. High-speed holographic recording of 500 images in a rare earth doped solid / Shen X.A., Nguyen A., Perry J.W., Huestis D., Kachru R. // Science.-1997.- V.278.-P. 96.

155. Lin H. Demonstration of 8-Gbit / in.2 areal storage density based on swept-carrier frequency-selective optical memory/ Lin H., Wang Т., Mossberg T.W. // Opt.Lett.- 1995.- V.20.- P. 1658.

156. Zeylikovich I. Terabit speed retrieval of femtosecond accumulated photon echoes/ Zeylikovich I., Bai G., Gorokhovsky A., Alfano R. // Opt.Lett.- 1995.-V.20.- P. 749.

157. Маныкин Э.А. Функциональные методы оптической обработки информации на основе техники фотонного эха / Маныкин Э.А., Захаров С.М., Онищенко Э.В. // М.: РНЦ «Курчатовский институт».- 1989.

158. Kroll S. Photon-echo-based logical processing/ Kroll S., Elman U. // Opt.Lett.- 1993.- V.18.- P. 1834.

159. Mohan R.K. Photon-echo amplification and regeneration for optical data storage and processing/ Mohan R.K., Elman U., Tian M., Luo В., Kroll S. // Journal of Luminescence.- 2000.- V.86.- P. 383.

160. Hopfield I.I. // Proc. Nat. Acad. USA.- 1982.- V.79.-P. 2554.

161. Spano F.C. Understanding dephasing in mixed molecular crystals. II. Semiclassical dephasing and superradiance for hundreds of coupled absorbers // Spano F.C., Warren W.C. // J. Chem. Phys. -1983.- V.90.- P. 6034.

162. Belov M.N. Understanding dephasing in mixed molecular crystals. II. Semiclassical dephasing and superradiance for hundreds of coupled absorbers/ Belov M.N., Manykin E.A. // Optics Communs.- 1991.- V.84.- P.l.

163. Бажанова H.B. Модель оптической нейронной сети на основе фотонного эха с временным кодированием данных / Бажанова Н.В., Калачев А.А., Самарцев В.В. // Изв. РАН, сер. физ.- 2000.- Т.64.- С. 2018.

164. Ollikainen О. / Ollikainen О., Rebane A., Rebane К. // Optical and Quantum Electronics.- 1993.- V.25.- P.5569.

165. Ollikainen О. Terahertz bit-rate parallel multiplication by photon echo in low-temperature dye-doped polymer film / Ollikainen O., Nilsson S., Gallus J., Erni D., Rebane A. // Optics Communs.- 1998.- V.147.- P. 429.

166. Uchikawa K. Femtosecond Accumulated Photon Echo Spectroscopy on a Human Stomach Cancer / Uchikawa K., Okada M. // Laser Physics.- 1995,- V.5.-P. 687.

167. Ganago A.O. Femtosecond Dynamics of Population and Coherence of the S2 Singlet Excited State of Bacteriochlorophyll (the Qx Absorption Band) in vivo and in vitro / Ganago A.O., Parker E.P., Laible P.D. et. al. // Laser Physics.-1995.- V.5.- P. 693.

168. Ксензенко В.И. Химия и технология брома, йода и их соединений / Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С.// М.: 1979.

169. Brown W.G. Hote on the Heat of dissociation of iodine. // Phys. Rev. -1931. V.38. - №15. - P. 709-711.

170. Gerstenkorn S. Atlas du spectre d"absorption de la molecule d"iode / Ger-stenkorn S., Luc P. // Paris, CNRS.-1977.- 98 p.

171. Ельяшевич M.A. Атомная и молекулярная спектроскопия. // М.: Физматлит.- 1962.- 829 с.

172. Захаренко Ю.Г. Ячейка для лазера, стабилизированного по насыщенному поглощению в молекулярном йоде 127 / Захаренко Ю.Г., Павлов П.А., Ткаченко Л.П. // Оптико-механическая промышленность. - 1977. №7. - С. 64-65.

173. Shirly D.A. The Entropy of Iodine. Heat Capacity from 13 to 327 K. Heat of Sublimation 1 / Shirly D.A.Giaque W.F. // J. Am. Chem. Soc. 1959. - V.81. -P. 4778.

174. Cerez P. Stabilite de frequence du laser helium neon comportant une cuve d"iode a parais chaudes / Cerez P., Bennet S. // Coro Acad Ci. - 1978. -AB286. - №4. - P.53-56.

175. Киреев C.B. Дис. Резонансы мощности и частоты в многомодовых He-Ne - лазерах видимого диапазона спектра с внутренними нелинейными поглощающими ячейками. Канд.физ.-мат.наук.// М.: 1986.- 131 с.

176. Бобрик В.И. Отпаянные ячейки нелинейного поглощения для ОКГ на длине волны 339 мкм / Бобрик В.И., Коломник Ю.Д. // Автометрия. - 1975. -№3. С. 139-140.

177. Brewer R.G. Photon echo and optical induction in molecules / Brewer R.G., Shoemaker R.L. // Phys. Rev. Lett. 1971. - V.27. -№10. - P. 631-635.

178. Yevseyev I.V. On the identification of transitions by the photon-echo technique / Yevseyev I.V., Yermachenko V.M., Reshetov V.A. // Phys. Lett. A.-1980.- V. 77.- №2/3.- P. 126-128.

179. Зуйков В.А. Дис. Обращенные световые индукции и эхо.// Канд.физ.-мат.наук. Казань.- 1983.

180. Устройство для анализа поляризации света: А.С. 3983749/31-25 /22/ СССР: МКИ 4G 01 J 4/00.

181. Иващенко П.А. Измерение параметров лазера / Иващенко П.А., Калинин Ю.А., Морозов Б.Н. // М.: Изд-во станд.- 1982. 168 с.

182. Levy D.H. Annal Rev Physical Chemistry/ Levy D.H. // 1980.- V. 31.-P. 197.

183. Misra P. The Entropy of Iodine. Heat Capacity from 13 to 327 K. Heat of Sublimation 1/ Misra P. //PROCEEDINGS OF SPIE.- 2001.-V. 4605.-P. 1.

184. Anderson J.B. Molecular Beams from Nozzle Sources.-In: Molecular Beams and Low Density Gas Dynamics/ Anderson J.B. // Ed. P.P. Wegener.-N.Y.: Dekker.-1974.

185. Соловьев K.H. Спектроскопия порфинов: Колебательные состояния / Соловьев К.Н., Гладков JI.JL, Старухин А.С., Шкирман С.Ф. // Наука и техника, Минск.- 1985.

186. Нечаев С.Ю. / Нечаев С.Ю., Пономарев Ю.Н. // Изв. ВУЗов. Физика.-1973.-№ 11/12.- С.148.

187. Н. Nakatsuka Multiple photon echoes in molecular iodine/ H. Nakatsuka et.al. // Opt. Commun.- 1983.- V.47. №1.- P. 65.

188. Елютин С.О.Теория формирования импульса фотонного (светового) эха/ Елютин С.О., Захаров С.М., Маныкин Э.А. // ЖЭТФ.Т. 76. №3. С. 835845.

189. Евсеев И.В. Исследование влияния формы возбуждающих импульсов на поляризационные свойства фотонного эха / Евсеев И.В., Решетов В.А.// Опт.спектр. 1982. - Т.52. - В.5. - С. 796-799.

190. Carlson N.W. Field-inhibited optical dephasing and shape loocking of photon echoes / Carlson N.W., Babbitt W.R., Bai Y.S., Mossberg T.W. // Opt. Lett. 1984. - V.9. - №6. - P. 232-234.

191. Катулин В.А. Перспективы научных и практических применений светового (фотонного) эха / Катулин В.А., Бирюков А.А., Самарцев В.В. // Изв. АН СССР. Сер.физ. 1989. - Т.53. - №12. - С. 2274-2280.

192. Babbitt W.R. Timedomain frequency collective optical date storage in a solid state material / Babbitt W.R., Mossberg T.W. // Opt. Commun. 1988. -V.65. -№3. - P. 185-188.

193. Елютин C.O. Пространственно-временные корреляции когерентных оптических импульсов в явлении фотонного эха / Елютин С.О. и др. // ЖЭТФ. 1985. - Т.88. - №2. - С. 401-416.

194. Kim М.К. Long-term image storage and phase conjugation by a backward stimulated photon echo / Kim M.K., Kachru R. // J.Opt.Soc.Amer. 1987. - V.4. -№3.-P. 305-308.

195. Kachru R. Optical echoes generated by standing wave fields: Observations in atomic vapors /, Mossberg T.W., Whittaker E., Hartmann S.R. // Opt. Communs. - 1979. - V.31. - №2. - P. 223-227.

196. Feynman R. Quantum mechanical computers // Optics News, February.-1985.-V.ll.- P. 11.

197. Василенко JI.С. Поляризационные эффекты в фотонном эхо молекулярных газов / Василенко Л.С., Рубцова Н.Н. // Тез. докл. IV Всесоюз. сим-поз. по световому эхо и путям его практ. прилож. Куйбышев: КГУ.- 1989,-С. 46.

198. Евсеев И.В. Теория поляризационной эхо-спектроскопии атомов и молекул, взаимодействующих посредством упругих деполяризующих столкновений // Дис. .д-ра физ.-мат. наук. М.- 1987.- 333 с.

199. Волохатюк В.А. Вопросы оптической локации / Волохатюк В.А., Кочетков В.М., Красовский P.P. // М.: Сов.радио.- 1971.

200. Росомахо Ф.В. А.С.649949 СССР. Способ измерения расстояния / Ро-сомахо Ф.В., Беднягин А.А., Эмдин Ф.Э.// Бюл.изобрет.- 1979. №8.

201. Малашин М.С. Основы проектирования лазерных локационных систем // Малашин М.С., Каминский Р.П., Борисов Ю.Б. // М.: Высшая школа.-1983.-207 с.

202. Попов И.И. Прецизионный фазовый светодальнометр с программным управлением / Попов И.И., Чемоданов С.Б., Шатохин В.П. // III Всесоюзная научно-техническая конференция "Метрология в дальнометрии". Тез. докл. - Харьков.- 1988. С. 50-51.

203. Шатохин В.П. Экспериментальные исследования электрооптического дальнометра / Шатохин В.П., Хесед Е.А., Лаврентьев И.В. // Сб. тр. РТИ АН СССР. М. -1984. - С. 132-136.

204. Лукин И.В. Высокоточный дифференциальный лазерный дальнометр / Лукин И.В., Пушкарев Г.Д., Соболь В.В. и др.// Измерительная техника. - 1988.-№5.-С. 15-17.

205. Волконский В.Б. Высокоточные фазовые светодальнометры с использованием микропроцессоров / Волконский В.Б., Попов Ю.В., Чижов С.А. и др. // III Всесоюзная научно-техническая конференция "Метрология в дальнометрии": Тез.докл. Харьков.- 1988. - С. 38-40.

206. Евсеев И.В. Поляризационные свойства фотонного эха при малых площадях возбуждающих импульсов / Евсеев И.В., Ермаченко В.М. // Письма в ЖЭТФ.- 1978.- Т.28.- №11.-С. 689-692.

207. Попов И.И. Световое эхо в парах молекулярного йода и его применение// Дис. .канд. физ.-мат. наук. Казань.- 1990,- 151с.

208. Gordon J.P. Photon echo in gases / Gordon J.P., Wang C.H., Patel C.K.N. // Phys. Rev. 1969.- V.179.- №2.- P. 294-309.

209. Heer C.V. Polarization of photon echoes from SF6 molecules / Heer C.V., Nordstrom PJ. // Phys. Rev. A- Gen. Phys.- 1975.- V.l 1.- №2.- P. 536-548.

210. Василенко JI.C. Изучение релаксационных процессов в газе с помощью когерентных переходных процессов / Василенко Л.С., Рубцова Н.Н. // В кн.: Лазерные системы. Новосибирск: СО АН СССР.- 1982.- С. 143-154.

211. Евсеев И.В. Фотонное эхо на смежных оптически разрешенных переходах / Евсеев И.В., Ермаченко В.М. // ЖЭТФ.- 1979.- Т.77.- №6.- С. 2211ч>2219.

212. Chen У.С. Photon echo relaxation in LaF3:Pr3+ / Chen У.С., Chiang K.P., Hartmann S.R. // Opt. Commun.- 1979.- V. 29.- № 2.- P. 181-185.

213. Nefediev L.A. Optical echo-holography and information processing/ Ne-fediev L.A., Samartsev V. V. // Laser Phys.- 1992.- V. 2.- № 5.- P. 617-652.

214. Нефедъев Л.А. Оптическая эхоголография / Нефедъев Л.А., Самарцев В.В. // Журнал прикл. спектроскопии.- 1993. Т. 57. № 5-6. С. 386-428.

215. Зуев В.Е. Дистанционное оптическое зондирование атмосферы./ Зуев В.Е., Зуев В.В. // СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 232 с.

216. Артемкип Е.Е. Спектральные оптические толщи континентального имморского аэрозоля/ Артемкип Е.Е. // Аэрозольная оптика. Рязань: Изд. РГПИ, 1978. С. 3-16.

217. Нефедъев Л.А. Эхо-голография в вырожденных и многоуровневых системах/ Нефедъев Л.А., Самарцев В.В. // Оптика атмосф. и океана. 1993. Т. 6. № 7. С. 783-799.

218. Warren W.S. Multiple phase-coherent laser pulses in optical spectroscopy/ Warren W.S., Zewail A.H. // J. Chem. Phys. 1983. V. 78. № 5. P. 22792311.

219. Зельдович Б.Я. Обращение волнового фронта/ Зельдович Б.Я., Пили-пецкий Н.Ф., Шкунов В.В. // М.: Наука, 1985. 247 с.

220. Beach R. Incoherent photon echoes/ Beach R., Hartmann S.R. // Phys.

221. Rev. Lett. 1984. V. 53. № 7. P. 663-666.

222. Nakatsuka H. Accumulated photon echoes by using a nonlaser light source/ Nakatsuka H., Wakamiya A., Abedin K.M., Hattori T. // Opt. Lett. 1993. V. 18. № 10. P. 832-843.

223. ЗуевВ.Е. Тепловое самовоздействие лазерных пучков на атмосферных трассах и диагностика их параметров/ ЗуевВ.Е., Аксенов В.П., Колосов В.В. // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13. № 1. С. 32-45.

224. Nonlinear optical waves/ Maimist"ov A.I., Basharov A.M.// London: Klu-wer Academic Publishers, 1999. 655 p.

225. Евсеев И.В. Поляризационные свойства фотонного эха при малых площадях возбуждающих импульсов/ Евсеев И.В., Ермаченко В.М. // Письма в ЖЭТФ. 1988. Т. 28. № 11. С. 689-692.

226. Евсеев И.В. Фотонное эхо при малых площадях возбуждающих импульсов/ Евсеев И.В., Ермаченко В.М. //ЖЭТФ. 1979. Т. 76. № 5. С. 1538 -1546.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Том 151, кн. 1

Физико-математические пауки

ОПТИЧЕСКАЯ ЭХО-СПЕКТРОСКОПИЯ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОГО КРИСТАЛЛА

K.P. Каримуллип, A.A. Калачёв, В.А. Зуйков, В.В. Самарцев

Аннотация

На экспериментальной установке «оптический эхо-процессор», регистрирующей слабые эхо-сигпалы в режиме счета фотонов, впервые выполнена оптическая эхо-спектроскопия кристалла алюмоиттриевого граната с высокой (10 ат.%) концентрацией примесных ионов тулия. Исследованы сигналы первичного, стимулированного и аккумулированного фотонного эха. Установлено, что спад сигнала первичного эха является неэкспоненциальным с показателем экспоненты x = 1.07 и определено время фазовой памяти Tm = 0.75 мкс. Измерено время жизни возбужденного уровня Ti(3H4) = 600 мкс и промежуточного метастабилыюго уровня мс. Проведено исследование за-

висимости интенсивности аккумулированного эха от количества возбуждающих импульсных пар. Проанализирована возможность использования кристаллов с высоким содержанием примесных попов для многоканальной записи информации с высокой плотностью в схемах оптической когерентной обработки информации.

Ключевые слова: фотошюе эхо. эхо-спектроскопия, алюмоиттриевый гранат, высокая концентрация, поп тулия, обработка информации, многоканальный режим.

Введение

Допированные редкоземельными ионами кристаллы находят широкое применение во многих областях современной науки и техники . Спектроскопические исследования примесных кристаллов связаны с поиском активных сред для лазеров ультрафиолетового диапазона, оптических сцинтилляторов и преобразователей излучения . Особенности спектральной динамики, в частности уникально большие времена фазовой релаксации некоторых переходов, обусловили использование таких кристаллов в качестве носителей информации в оптических запоминающих устройствах и процессорах. Метод фотонного эха используется в когерентной оптической спектроскопии для исследования различных резонансных сред, среди которых особый интерес как раз и представляют кристаллы с примесыо ионов редких земель, так называемые ван-флековскне парамагнетики . Так, например, кристалл алюмоиттриевого граната с примесыо трехзарядиых ионов тулия: Тт3+ (УАС:Тт) принято относить к числу наиболее перспективных активных сред для устройств оптической памяти и обработки информации на основе фотонного эха . Дело в том, что длина волны одного их эффективных энергетических переходов 3Нб(1) - 3Н4(1) ионов тулия в матрице граната совпадает с длиной волны 793 нм генерации титан-сапфирового лазера и, главное, миниатюрного диодного лазера. Кроме того, наличие метастабилыюго уровня 3Г4 с временем жизни 10 мс и сверхтонких подуровней основного состояния, имеющих в присутствии слабого внешнего магнитного поля время жизни порядка 30 с , делает эту среду весьма привлекательной с точки зрения использования в устройствах длительного хранения информации. II, наконец, ионы тулия обладают очень малой

однородной шириной линии оптического перехода Годн, что также говорит о большой «емкости памяти», определяемой отношением Г„е0дн/Г0д„, где Гне0д - неоднородная ширина линии. Как правило, однородная ширина линии определяется временем дефазировки Тм, введенным Мимсом для описания двухимпульс-ного фотонного эха. В отсутствие внешнего магнитного поля значение времени фазовой памяти в УАС:Тт равно Тм = 75 мкс или даже 116 мкс в зависимости от концентрации примесных ионов тулия. Последнее значение соответствует Годн = 1/пТм = 4 кГц, и, следовательно, Гне0дн/Г0Дн ~ 106 для обычного значения неоднородной ширины, Гне0дн = 17 ГГц в этом кристалле. Необходимо отметить, что такое большое время дефазировки наблюдалось лишь в кристаллах с низкой концентрацией примесных ионов тулия при температуре жидкого гелия. Причем практически все известные низкотемпературные эксперименты производились над кристаллами УАС:Тш с содержанием С = 0.1-0.5 ат.%. Однако в неко-

торых случаях высокая концентрация тулия также может оказаться полезной. В данной работе исследовались сигналы фотонного эха в высококонцентрированном примесном кристалле с целыо поиска оптимальных режимов функционирования оптических эхо-процессоров, а именно: была проанализирована возможность увеличения плотности записи информации в режиме аккумулированного эха.

1. Фотонное эхо и когерентная оптическая обработка информации

Оптический эхо-процессор (ОЭП) относится к классу многофункциональных аналоговых устройств. Благодаря наличию управляющих сигналов его импульсную характеристику можно программировать в реальном масштабе времени и получать различные виды обработки от простого запоминания до интегральных преобразований с желаемым ядром (см., например, ). ОЭП может работать во временной, пространственной и пространственно-временной областях, осуществляя когерентную или некогерентную обработку информации, а также чисто цифровые операции, как арифметические, так и логические. Уже из опыта создания спиновых эхо-процессоров было известно, что в их работе могут найти применение, в основном, сигналы стимулированного эха. Стимулированным фотонным эхом (СФЭ) называют когерентный отклик резонансной среды на воздействие трех возбуждающих импульсов, генерируемый в момент времени: £ = ¿23 + 2^12 , где £ -временной интервал между возбуждающими импульсами. Можно показать , что спектр сигнала СФЭ определяется следующим выражением:

ЕСфэ(£) ~ (Е01 ® Еоз) * Е02 = JJ Ео1(х)Еоз(у + х)Ео2(£ - у) йхйу, (1)

где Ео./ - огибающая,?"-го импульса, ] = 1, 2, 3. Для удобства введены следующие обозначения: знак « *» соответствует операции свертки, а знак « ® » - корреляции двух функций. Таким образом, сигнал СФЭ является результатом свертки второго импульса с корреляционной функцией первого и третьего импульсов. Формула (1) является основой для использования сигналов СФЭ в системах оптической обработки информации.

Оптические эхо-процессоры и оптические запоминающие устройства, основанные на явлении фотонного эха, обладают большими возможностями записи, хранения и обработки информации. С целыо увеличения плотности записи информации в таких устройствах можно использовать многоканальные режимы (см., например, ). Для построения таких систем оптической обработки информации применяют различные способы разделения каналов.

считывающий

Рис. 1. Схема кодового разделения каналов в режиме аккумулированного эха: г - референтные, 01 - объектные импульсы, АСФЭ - сигнал аккумулированного эха. Условия функционирования: т, АЬ <Т2, Т < Ть N ~ Т1/Т2

Рассмотрим, например, многоканальную запись информации на основе фотонного эха с кодовым разделением каналов . В общем случае кодовое разделение каналов в схеме многоимпульсного фотонного эха основывается на том. что абонент в каждом канале обладает своим стандартным набором (алфавитом) шу-моподобных сигналов (или кодовых последовательностей), при помощи которых он может передавать информацию. Как было сказано выше, огибающая сигнала СФЭ представляет собой свертку второго (объектного) импульса с функцией корреляции первого (референтного) и третьего (считывающего) импульсов. Поэтому-временная форма сигнала СФЭ будет воспроизводить временную форму объектного импульса при условии, что функция корреляции является дельтаобразной. Организовать одновременную многоканальную запись (и доступ) оказывается возможным лишь в том случае, когда сигналы от разных абонентов различаются по форме. В случае когерентной обработки информации на основе фотонного эха для организации подобной схемы используются сигналы аккумулированного эха . Пусть первый (референтный) импульс в каждой паре имеет свою определенную модуляцию (код), а считывающий импульс одну из этих возможных форм модуляции (см. рис. 1). Тогда при условии, что этот набор кодов отвечает условию ортогональности, сигнал аккумулированного фотонного эха будет соответствовать одному из объектных импульсов, а именно тому, для которого модуляция референтного импульса совпадает с модуляцией считывающего. Такая схема многоканальной (многоимпульсной) записи будет работать лишь при следующих условиях: временной интервал между импульсами т в паре и между парами импульсов должен быть меньше времени фазовой памяти Т2, а вся импульсная последовательность не должна превышать по длительности время жизни возбужденного состояния. Отношение Т1 / Т2 определяет максимальное количество импульсных пар N, то есть число параллельных каналов одновременной передачи информации. Поскольку известно, что с ростом концентрации примесных ионов сокращается время Т2

за счет «уплотнения» импульсных пар в многоимпульсной последовательности. Таким образом, высококонцентрированный кристалл УАС:Тш оказывается весьма перспективной средой для реализации многоканальной записи информации в оптических эхо-процессорах.

2. Экспериментальная установка

Эхо-спектроскопия примесного кристалла граната с тулием была произведена на экспериментальной установке «оптический эхо-процессор» . Установка, созданная на базе лаборатории нелинейной оптики КФТИ КазНЦ РАН. уникальный прецизионный приборный комплекс, предназначенный для проведения

3 П Д АОМ-1

Юстировочный лазер

кольцевой лазер 3

Л обр Л А АОМ-2 Д Ф ФЭУ

Рис. 2. Блок-схема экспериментальной установки «оптический эхо-процессор»: 3 зеркало со 100%-пым отражением: ПП полупрозрачная пластина: Л линза: Д диафрагма: Ф блок ослабителей (светофильтров): П поляризатор: А анализатор: ФЭУ фотоэлектронный умножитель: АОМ акустооптический модулятор: ИМО измеритель мощности излучения: ИДВ спектрометр длин волп: обр образец в оптическом криостате

многоплановых исследований в области фотонной эхо-спектроскопии и когерентной оптической обработки информации. Отличительной ее особенностью является использование схемы детектирования оптических сигналов в режиме счета фотонов. Использование такого высокочувствительного метода регистрации дало возможность исследовать чрезвычайно слабые сигналы фотонного эха. Впервые была произведена эхо-спектроскопия образца с очень высоким (по сравнению с обычным) содержанием примесных попов.

Схема установки представлена на рис. 2. Основным ее элементом является непрерывный одночастотный кольцевой титан-сапфировый лазер ТЮ-БГ-ОТ (Тех-носкан. Новосибирск), накачиваемый аргоновым лазером Аг-5.5-150 (Инверсия. Новосибирск). Диапазон перестройки лазера составляет 750 ^ 950 им, выходная мощность на длине волны 800 им равна 1 Вт. спектральная ширина линии излучения 2 МГц. Последовательность возбуждающих импульсов формируется акустооптическим модулятором АОМ-1. Мощность импульса на образце в криостате составляет 50 мВт. Фотонное эхо излучается в коллинеарной геометрии (в направлении действия возбуждающих импульсов) и проходит через второй акустооптический модулятор. АОМ-2 служит для «выделения» эхо-сигналов и предохранения регистрирующего фотоэлектронного умножителя от засветки мощными возбуждающими импульсами. Для проведения поляризационных измерений в схему дополнительно вводятся поляризатор и анализатор. Регистрация сигналов фотонного эха производилась ФЭУ-79. Специально разработанная система управления и регистрации эхо-сигналов «Счетчик фотонов» (КГУ. Казань) . выполненная в едином портативном блоке, измеряет эхо-сигналы в режиме как счета одиночных эхо-фотонов, так и накопления сигнала с частотой повторения 1 кГц. Система управления, совмещенная со счетчиком, задает необходимые значения длительности возбуждающих импульсов и временные интервалы между ними. а также временные параметры регистрации эхо-сигналов и число накоплений. Временные диаграммы импульсных последовательностей, использовавшихся в наших экспериментах для возбуждения сигналов первичного, стимулированного и аккумулированного эха. показаны на рис. 3.

0.6 1.3-2.3 0.6 1.3-2.3 0.6

0.6. 2.0 .. ..4.0-50,000.. ,. 2.0

строб АОМ2

Рис. 3. Временные диаграммы возбуждения сигналов первичного (в), стимулированного (б) и аккумулированного (о) эха. Время в мкс

Ч 790 792 794 796 798 800 - 3Н6 Длина волны, нм

Рис. 4. (в) Структура энергетических уровней ионов тулия в матрице алюмоиттриевого граната. Стрелками обозначены: рабочий переход релаксация па

метастабильпый уровень 3Р4 (вниз), (б) Спектр пропускания кристалла УАС:Тт (С = = 10 ат.%) при Т = 1.8 К

3. Результаты и их обсуждение

В экспериментах был исследован кристалл УАС:Тт толщиной 250 мкм с концентрацией примесных ионов тулия, равной 10 ат.%. О спектроскопии этого кристалла при помощи импульсного оптического эхо-спектрометра сообщалось ранее . однако сигнал фотонного эха был настолько слабым, что его не удавалось детектировать в обычной схеме на основе лазера на красителе. Кристалл находился в оптическом крпостате. в жидком гелии, при температуре 1.8 К. Структура энергетических уровней ионов тулия в матрице граната представлена на рис. 4. а. Сигналы первичного, стимулированного и аккумулированного эха возбуждались на длине волны 793.15 нм на переходе 3Нб(1)-3Н4(1). Спектр пропускания данного кристалла показан на рис. 4. б. Поскольку ядерный спин ионов тулия равен 1 /2. то сверхтонкое расщепление обязанное псевдоквадруполыгому взаимодействию, отсутствует. а сверхтонкие подуровни вырождены в нулевом внешнем магнитном поле. В связи с этим, сигналы долгоживущего стимулированного фотонного эха (ДСФЭ) в отсутствие магнитного поля могут формироваться только на метаста-бильных уровнях (5556 см-1) и 3Н5 (8530 см-1).

Время задержки т12, не Время задержки т23, мс

Рис. 5. (в) Зависимость интенсивности сигналов первичного фотонного эха (квадраты) от величины задержки между первым и вторым возбуждающими импульсами и аппроксимация этой зависимости функцией I(Т12) = Аехр[- (4т12/Тм)х], где Тм = 0.75 мке и х = 1.07 (сплошная линия), (б) Зависимость интенсивности сигналов стимулированного фотонного эха (кружки) от величины задержки между вторым и третьим возбуждающими импульсами и аппроксимация этой зависимости тремя функциями I(т23) = В ехр(--2т2з/Т1(г)), где г = 1, 2, 3; Т1(1) = 600 мке, Т1(2) = 30 мс и Т1(3) = 100 мс (сплошные лшши 1 3)

0,01 0,1 1 10 Время задержки т, мс

10 20 30 40 50 60 Число импульсных пар

Рис. 6. (в) Зависимость логарифма интенсивности сигналов стимулированного фотонного эха (квадраты) от величины задержки между вторым и третьим возбуждающими импульсами (в логарифмической шкале) и аппроксимация этой зависимости экспоненциальными функциями (сплошные лшши 1*, 1, 2 и 3). (б) Зависимость интенсивности сигналов аккумулированного фотонного эха (кружки) от числа возбуждающих импульсных пар

Были исследованы зависимости интенсивности эхо-сигналов от величины задержки между первым и вторым (первичное эхо) и между вторым и третьим (стимулированное эхо) импульсами, а также зависимость интенсивности аккумулированного фотонного эха от числа импульсных пар .

Анализ кривой спада первичного фотонного эха (рис. 5, а) показывает, что спад является нсэкспонснциальным и не может быть описан обычным экспоненциальным законом I(7*12) ~ ехр(-4т12/Т2), где Т2 - время фазовой релаксации, I _ интенсивность эхо-сигналов, т*2 - временной интервал между первым и вто-

рым импульсами. Похожий неэкспоненциальный спад наблюдался ранее для слабоконцентрированного YAG:Tm : он объяснялся на основе модели спектральной диффузии, обязанной случайным флуктуациям локального поля из-за флип-флоп переворотов ядерных спинов алюминия. Такая кривая может быть описана формулой

I(na) - exp [- (4п2/Тм)x], (2)

впервые предложенной Мимсом fl 1] для аналогичной ситуации в электронном спиновом резонансе. Здесь TM - время фазовой памяти, ai - показатель экспоненты, который зависит от особенностей динамики ядерных спинов, причем Tm в точности равно T2, если x = 1, то есть спад экспоненциальный. Для YAG с низким содержанием ионов тулия (C = 0.17 ат.%) в нулевом магнитном поле Tm = 75 мкс и x = 1.5 . Помимо процессов кросс-релаксации тулий-алюминий, существуют процессы флип-флоп переворотов спинов тулия, которые становятся более интенсивными с ростом концентрации примесных попов. В связи с этим время фазовой памяти должно уменьшаться с ростом содержания тулия. В нашем кристалле, содержащем 10 ат.% примесных попов тулия, спад описывается уравнением Мимса со следующими параметрами: TM = 0.75 мкс их = 1.07 (сплошная линия на рис. 5, а). Данные параметры сильно зависят от процедуры фитирования и ее начальных значений. Более точные значения указанных величин могут быть определены после дополнительных измерений.

Рассмотрим кривую спада стимулированного фотонного эха, представленную на рис. 5, б. Видно, что кривая имеет два излома (отметим, что наличие изломов один из признаков формирования в образце ДСФЭ ). Экспериментальные данные были аппроксимированы тремя экспоненциальными зависимостями (сплошные линии (1 3) на рис. 5, б) с характеристическими временами спада: 600 мкс, 30 мс и 100 мс. Первое время спада это время жизни возбужденного состояния 3Н4(1) рассматриваемого перехода, оно хорошо согласуется со значением 590 мкс, наблюдавшимся в работе . Второе характеристическое время отражает время жизни метастабильного уровня 3F4(1), который заселяется благодаря быстрому переходу электронной плотности (спаду) из возбужденного состояния. Значение 30 мс, полученное в нашем эксперименте, совпадает с данными других авторов , где подобный спад характеризуется временем 10 12 мс. Третий, самый долгий спад обязан энергетическому сдвигу, связанному с взаимодействием ядерных спинов тулия и алюминия матрицы , и хорошо соответствует значению времени спада 90 мс, полученному в данной работе. Более подробное исследование кривой спада стимулированного фотонного эха в кристалле YAG:Tni представлено на рис. 6, а. Здесь для наглядности по оси абсцисс отложено время задержки между вторым и третьим импульсами в логарифмическом масштабе. Такое представление данных позволяет разделить вклады в кривую спада стимулированного эха от процессов с разными временными масштабами. В частности, помимо вышеупомянутых участков 1, 2 и 3, наблюдается быстрый спад, обозначенный на рисунке как 1*. Время этого спада 20 мкс. Хорошо заметно наличие модуляции на временном участке 1, которая, по-видимому, обусловлена сверхтонким взаимодействием ядерных спинов Тт.

Зависимость интенсивности аккумулированного фотонного эха от числа подаваемых на образец импульсных пар представлена на рис. 6, б. Наблюдаемый эффект аккумулирования по сравнению с интенсивностью эхо-сигнала от одиночной пары (сигнала стимулированного эха) равен 200. Это соответствует некогерентному сложению сигналов стимулированного эха, генерируемых различными импульсными парами, из-за нестабильности линии задержки . Такой режим накопления

Заключение

С использованием метода детектирования оптических сигналов на основе счета фотонов, обладающего высокой чувствительностью, впервые были зарегистрированы и исследованы сигналы первичного, стимулированного и аккумулированного фотонного эха в высококонцентрированном примесном кристалле алюмоиттрие-вого граната. Время жизни возбужденного состояния 3Н4 в кристалле граната с высоким содержанием ионов Тт3+ остается практически таким же, что и для кристалла с малой концентрацией примеси, тогда как время фазовой памяти становится короче в 100 раз. Поскольку отношение времени жизни возбужденного уровня к времени фазовой памяти определяет максимальное число независимых каналов в схеме многоканальной записи оптической информации, то путем подбора определенной концентрации примесных ионов можно значительно (как минимум на два порядка) повысить плотность записи информации. Кристаллы с высоким содержанием примеси, таким образом, могут быть использованы в схемах многоканальной записи информации на основе фотонного эха.

Работа выполнена в рамках программ Президиума РАН «Квантовая физика конденсированных сред», ОФН РАН «Фундаментальная оптическая спектроскопия н ее приложения» и «Фундаментальные основы акустической диагностики искусственных и природных сред», а также поддержана грантом Президента РФ для поддержки ведущих научных школ (НШ-2965.2008.2) и Российским фондом фундаментальных исследований (проекты Х- 08-02-00032а, 08-02-90001-Бел-а).

K.R. Karimullin, A.A. Kalachev, V.A. Zuikov, V.V. Samartsev. Optical Eclio-Spect.roscopy of Highly Doped YAG:Tm Crystal.

Two-pulse, stimulated and accumulated photon echoes are investigated for the first time in a highly doped crystal Tm:YAG containing 10 at.% Tm3+ . The decay curves of the two-pulse and stimulated photon echoes generated at 793,15 nm on the transition 3Нб(1) - 3H4(1) of the impurity ions are measured in the absence of an applied magnetic field. Parameters describing the energy and phase relaxation are determined. The dependence of the accumulated photon echo intensity on the number of excitation pulse pairs is investigated.

Key words: photon echo, eclio-spect.roscopy. yttrium aluminium garnet., highly-doped crystals, thulium ion. information processing, multichannel mode.

Литература

1. Kwplyanskii A.A., Macfarlane R.M. Spectroscopy of solids containing rare earth ions. North-Holland, Amsterdam: Elsevier, 1987. 486 p.

2. Знаменский H.B., Малюкин Ю.В. Спектры и динамика оптических переходов редкоземельных иопов в кристаллах. М.: Физматлит, 2008. 192 с.

3. Каланео А.А., Самарцеа В.В. Когерентные явления в оптике. Казань: Изд-во Казан. уп-та, 2003. 281 с.

4. Macfarlane R.M. High-resolution laser spectroscopy of rare-eart.li doped insulators: a personal perspective // J. Lumin. 2002. V. 100, No 14. P. 1 20.

5. Lin Н., Wang Т., Wilson G.A., Mossberg T.W. Experimental demonstration of swept-carrier time-domain optical memory // Opt. Lett. 1995. V. 20, No 1. P. 91 93.

6. Merkel K.D., Babbitt W.R. Optical coherent, transient continuously programmed continuous processor // Opt. Lett. 1999. V. 24. No 3. P. 172 174.

7. Merkel K.D., Krishna Mohan R., Cole Z., Chang Т., Olson A., Babbitt W.R. Multi-Gigaliert.z radar range processing of baseband and RF carrier modulated signals in Tm:YAG // J. Lumin. 2004. V. 107, No 1 4. P. 62 74.

8. Cole Z., Roos P.A., Berg Т., Kaylor В., Merkel K.D., Babbitt W.R., Reibel R.R. Unambiguous range-Doppler LADAR processing using 2 giga-sample-per-second noise waveforms // J. Lumin. 2007. V. 127, No 1. P. 146 151.

9. Maefariane R.M. Photon-echo measurements on the t.rivalent. thulium ion // Opt. Lett. 1993. V. 18, No 22. P. 1958 1960.

10. Ohlsson N.. Nilsson M., Kroll S., Mohan R.K. Long-time-storage mechanism for Tm:YAG in magnetic field // Opt. Lett. 2003. V. 28, No 6. P. 450 452.

11. Minis W.B. Phase memory in electron spin echoes, lattice relaxation effects in CaW04: Er, Cr, Mn // Phys. Rev. 1968. V. 168, No 2. P. 370 389.

12. Strickland N.M., Sellin P.В., Sun Y., Carlsten J.L., Cone R.L. Laser frequency stabilization using regenerative spectral hole burning // Phys. Rev. B. 2000. V. 62, No 3. P. 1473 1476.

13. Ахмедиев H.H., Самарцев В.В. Новые физические принципы оптической обработки информации. М.: Наука, 1990. 326 с.

14. Kumit N.A, Abella I.D., Harimann S.R. Patent. USA Д* 3.638.029.1972.

15. Устинов В.Б. Квантовые устройства обработки информации. Л.: Наука, 1984. 420 с.

16. Zujkov V.A., Samartsev V. V. Space-time properties of multichannel reversed long-lived photon echo // Laser Physics. 1991. V. 1, No 5. P. 542 545.

17. Babbitt W.R., Mossberg T.W. Spatial routing of optical beams through time-domain spat.ial-spect.ral filtering // Opt.. Lett. 1995. V. 20, No 8. P. 910 912.

18. Harris T.L., Sun Y., Cone R.L., Maefariane R.M., Equail R.W. Demonstration of realtime address header decoding for optical data routing at. 1536nm // Opt.. Lett. 1998. V. 23, No 8. P. 636 638.

19. Власова Д.Д., Калачёв А.А., Самарцев В.В. Кодовое разделение каналов в оптической памяти па основе фотонного эха // Изв. РАН. Сер. физ. 2006. Т. 70, Л" 4. С. 518 521.

20. Hesselink W.H., Wiersma D.A. Picosecond photon echoes stimulated from an accumulated grating // Phys. Rev. Lett. 1979. V. 43, No 27. P. 1991 1994.

21. Каримумши К.P., Зуйков В.А., Самарцев В.В. Экспериментальная установка «оптический эхо-процессор» // Когерентная оптика и оптическая спектроскопия: Сб. тр. Казань: Казап. гос. уп-т, 2004. С. 301 308.

22. Karimullin K.R. Registration of the photon echo signals in the photon counting mode // Proc. SPIE 2006. V. 6181. P. 618101-1 618101-12).

23. Каримумши К.P., Зуйков В.А., Христофорова Д.А., Самарцев В.В. О возможности использования кристаллов, допироваппых трехзарядпыми ионами тулия, в оптических эхо-процессорах // Учеп. зап. Казап. уп-та. Сер. физ.-матем. пауки. 2007. Т. 149, кп. 1. С. 64 71.

24. Gruber J.В., Hills М.Е., Macfarlane R.M., Morrison С.A., Turner G.A., Quarles G.J., Kintz G.J., Esterowitz L. Spectra and energy levels of Tm3+: Y3AI5O12 // Phys. Rev. B. 1989. V. 40, No 14. P. 9464 9478.

25. Tiseanu C., Lupei A., Lupei V. Energy levels of Tm3+ in yttrium aluminium garnet // J. Pliys.: Condons. Matter. 1995. V. 7. P. 8477 8486.

26. Kalaehev A.A., Karimullin K.R., Samartsev V.V., Zuikov V.A. Optical eclio-spect.roscopy of highly doped TmYAG // Laser Phys. Lett. 2008. V. 5, No 12. P. 882 886.

27. Kalaehev A.A., Samartsev V. V. The peculiarities of accumulated long-lived echo 011 Van-Vleck paramagnotics // Laser Physics. 1996. V. 6, No 4. P. 735 738.

28. Tian M., Zhao J., Cole Z., Reibel R., Babbitt W.R. Dynamics of broadband accumulated spectral gratings in Tm3+ : YAG // JOSA B. - 2001. - V. 18, No 5. - P. 673-678.

Поступила в редакцию 28.01.09

Каримуллин Камиль Равкатович аспирант кафедры оптики и папофотопики Казанского государственного университета, младший научный сотрудник лаборатории нелинейной оптики Казанского физико-технического института имени Е.К. Завойского КазНЦ РАН.

Е-шаП: qamiMiinbox.ru

Зуйков Владимир Александрович доктор физико-математических паук, старший паучпый сотрудник лаборатории нелинейной оптики Казанского физико-технического института имени Е.К. Завойского КазНЦ РАН.

Е-шаП: гшкоь вк/И.kne.ru

Калачёв Алексей Алексеевич кандидат физико-математических паук, старший научный сотрудник лаборатории нелинейной оптики Казанского физико-технического института имени Е.К. Завойского КазНЦ РАН.

Е-шаП: kalaehevekfti.kne.ru

Самарцев Виталий Владимирович доктор физико-математических паук, профессор, заведующий лабораторией нелинейной оптики Казанского физико-технического института имени Е.К. Завойского КазНЦ РАН.

Е-шаП: samartsevekfti.kne.ru

Портал для школьника. Самоподготовка

Законы распределения ДУС по внутренним параметрам

Излучение когерентного ансамбля хромофорных молекул

Экспериментальная техника фотонного эха и методика измерений

Анализ вклада в оптическую дефазировку, обусловленного взаимодействием с НЧМ.

Рекомендованный список диссертаций

Поляризационные свойства сигналов фотонного эха в парах молекулярного йода 2000 год, кандидат физико-математических наук Бикбов, Ильдус Сибагатуллович

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фотонное эхо в молекулярном газе и методы оптической обработки информации»

Похожие диссертационные работы по специальности «Оптика», 01.04.05 шифр ВАК

Метод контроля постоянного тока на основе поляризационных свойств фотонного эха 2004 год, кандидат технических наук Гладышев, Андрей Михайлович

Заключение диссертации по теме «Оптика», Попов, Иван Иванович

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Попов, Иван Иванович, 2004 год

Портал для школьника. Самоподготовка

Законы распределения ДУС по внутренним параметрам

Излучение когерентного ансамбля хромофорных молекул

Экспериментальная техника фотонного эха и методика измерений

Анализ вклада в оптическую дефазировку, обусловленного взаимодействием с НЧМ.

Рекомендованный список диссертаций

Поляризационные свойства сигналов фотонного эха в парах молекулярного йода 2000 год, кандидат физико-математических наук Бикбов, Ильдус Сибагатуллович

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фотонное эхо в молекулярном газе и методы оптической обработки информации»

Похожие диссертационные работы по специальности «Оптика», 01.04.05 шифр ВАК

Метод контроля постоянного тока на основе поляризационных свойств фотонного эха 2004 год, кандидат технических наук Гладышев, Андрей Михайлович

Заключение диссертации по теме «Оптика», Попов, Иван Иванович

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Попов, Иван Иванович, 2004 год

СХОЖИЕ СТАТЬИ