Выпуск 5, 2026
Стохастические дифференциальные уравнения в нелинейной и квантовой оптике
Стохастические дифференциальные уравнения в нелинейной и квантовой оптике
А. М. Башаров$^{1,2}$
На основе дифференциалов Ито сформулированы основные классические и квантовые стохастические дифференциальные уравнения (СДУ), описывающие процессы взаимодействия электромагнитных полей с системами кубитов. В классическом случае все выведено, в том числе и классический белый шум, из представлений о считающем (пуассоновском) процессе. В квантовом случае базовым процессом, определяющим все остальные квантовые случайные процессы, в том числе и квантовый считающий процесс, является понятие квантового белого шума. Показано, что важным инструментом для введения классического и квантового считающего процесса в задачи взаимодействия кубитов с излучением являются представления об их штарковском взаимодействии. Здесь в квантовом случае считающий процесс представим через элементарные процессы виртуального испускания и поглощения фотонов, которые и описываются квантовым белым шумом. Типичные случаи конструирования, моделирования и представления эффективных гамильтонианов и формулировки соответствующих СДУ и кинетических уравнений собраны в восьми примерах.
Показать АннотациюЭффекты многофотонного рассеяния света на поляритонах терагерцовых частот в кристаллах Mg:LiNbO3 в режиме высокого параметрического усиления
Эффекты многофотонного рассеяния света на поляритонах терагерцовых частот в кристаллах Mg:LiNbO3 в режиме высокого параметрического усиления
М. А. Селезнев, К. А. Кузнецов, Г. Х. Китаева
При исследовании схемы генерации терагерцовых волн, рождающихся в кристаллах Mg:LiNbO3 под воздействием мощных пикосекундных импульсов лазерной накачки на длине волны 1064 нм с энергией до 1 мДж, обнаружено необычное свечение в видимом диапазоне длин волн 510 - 570 нм со сложной угловой структурой, зависящей от мощности накачки. Измерены частотно-угловые распределения интенсивности сопутствующего видимого излучения при различных значениях мощности ИК накачки. Анализ данных, полученных в терагерцовом и видимом диапазонах спектра, свидетельствует о многофотонном характере происходящих процессов, в которых помимо фотонов накачки участвуют фононные поляритоны нижней ветви закона дисперсии кристалла Mg:LiNbO3. Каскады стоксова и антистоксова поляритонного рассеяния излучения несинхронной второй гармоники приводят к появлению повторяющихся ветвей на частотно-угловых спектрах видимого излучения. Наблюдаются также яркие узкие линии поляритонного рассеяния на частотах, кратных частоте оптического фонона Е-типа с ортогональной поляризацией. Исследование природы обнаруженных эффектов поляритонного рассеяния важно для дальнейшего поиска путей увеличения эффективности лазерно-индуцированных источников терагерцового излучения, а также для выявления структурных особенностей динамики кристаллической решетки кристаллов ниобата лития, широко применяемых в современных нелинейно-оптических технологиях.
Показать АннотациюХохлов и нелинейная акустика
Хохлов и нелинейная акустика
О. В. Руденко
Вопросами распространения мощных акустических возмущений Рем Викторович Хохлов начал заниматься в 1960 году. Им создан современный математический аппарат, основанный на семействе нелинейных эволюционных уравнений. Аппарат использован самим Р. В. Хохловым, его учениками и последователями как для описания новых нелинейных явлений, так и для расчета новых технических устройств.
Показать АннотациюОт самофокусировки световых пучков к световым пулям в прозрачных диэлектриках при филаментации фемтосекундных лазерных импульсов
От самофокусировки световых пучков к световым пулям в прозрачных диэлектриках при филаментации фемтосекундных лазерных импульсов
С. В. Чекалин, В. О. Компанец
В настоящей работе описано развитие представлений в нелинейной оптике от самофокусировки пучков и филаментации импульсов к световым пулям – волновым пакетам, экстремально сжатым в пространстве и времени при распространении лазерного излучения в объеме прозрачной среды. Изложено современное состояние исследований световых пуль среднего ИК – диапазона в прозрачных диэлектриках, выполненных в совместных работах ИСАН и физфака МГУ. Экспериментально и численно показано, что световая пуля в объеме изотропного прозрачного диэлектрика, в отличие от солитонов в направляющих структурах, представляет собой короткоживущее образование, длина пробега которого не превышает нескольких сотен микрометров. Сверхуширение спектра суперконтинуума, генерируемого световой пулей, и возникновение в нем изолированного антистоксова крыла происходит при сжатии пули до волнового пакета, близкого к одноцикловому, что подтверждено экспериментами по регистрации периодической модуляции плотности наведенных в LiF долгоживущих центров окраски при филаментации одиночного фемтосекундного импульса.
Показать АннотациюВлияние нагрева среды на пространственно-временные оптические вихри, возникающие при самовоздействии эллиптически поляризованного импульса в изотропной фазе нематического жидкого кристалла вблизи температуры перехода в мезофазу
Влияние нагрева среды на пространственно-временные оптические вихри, возникающие при самовоздействии эллиптически поляризованного импульса в изотропной фазе нематического жидкого кристалла вблизи температуры перехода в мезофазу
Г. М. Шишков, К. С. Григорьев, В. А. Макаров
Численно исследовано самовоздействие эллиптически поляризованного импульса гауссовой формы в изотропной фазе нематического жидкого кристалла (НЖК) вблизи температуры перехода в мезофазу. Учтено влияние нелокальности ориентационного механизма нелинейного оптического отклика и изменения времени релаксации нелинейности, вызванного поглощением распространяющегося излучения, на характер его распространения. Исходная для анализа система уравнений содержала два уравнения для медленно меняющихся комплексных амплитуд циркулярно поляризованных компонент электрического поля, уравнения для компонент тензора параметра порядка и уравнение теплопроводности. Проанализирована статистика реализаций значений параметров, характеризующих распространяющийся импульс, а также закономерности рождения и эволюции пространственно временных оптических вихрей (ПВОВ), имеющих противоположенные знаки топологических зарядов, найденные на основе её численного решения для более чем $10^5$ различных наборов параметров, характеризующих падающий импульс и начальное состояние НЖК.
Показать АннотациюСпектроскопия комбинационного рассеяния водно-этанольных растворов: изучение водородных связей и диагностика многокомпонентных систем
Спектроскопия комбинационного рассеяния водно-этанольных растворов: изучение водородных связей и диагностика многокомпонентных систем
С. В. Пацаева$^1$, С. А. Буриков$^1$, И. В. Пластинин$^{1,2}$, И. В. Исаев$^2$, С. А. Доленко$^{1,2}$, Т. А. Доленко$^{1,2}$
Работа посвящена изучению структурных особенностей водно-этанольных растворов в диапазоне содержания этанола от 0 до 96 об.%. (мольная доля спирта 0.85) с помощью комбинационного рассеяния света. Приводится обзор публикаций и оригинальные результаты по КР-спектроскопии водно-этанольных растворов и ее применению для диагностики этих систем. Особое внимание уделено исследованию структурных преобразований в сетке водородных связей растворов и их проявлению в различных колебательных полосах. Впервые в одной работе сопоставлены изменения интенсивности трансляционной полосы в области 120 – 350 см-1 и формы валентной полосы 2600 – 3900 см-1 в спектрах КР водно-этанольных растворов. Интенсивность трансляционной полосы области 120 – 350 см-1 отражает число водородных связей в растворе, а изменение формы полосы валентных колебаний ОН-групп характеризует количество водородных связей с различной силой межмолекулярного взаимодействия. На основе совокупности данных спектроскопии КР и литературных данных построена модель структурной организации водно-этанольных растворов в зависимости от концентрации спирта. Подробно описан разработанный бесконтактный метод определения концентрации этанола в растворах по интенсивности полос валентных колебаний СН-групп или ОН-групп, нормированной на суммарную интенсивность обеих полос. Приведена формула расчета концентрации этанола в растворе с помощью зарегистрированных интегральных интенсивностей в области валентных колебаний. Представлены результаты применения КР-спектроскопии для диагностики многокомпонентных спиртосодержащих жидкостей и алкогольных напитков с помощью нейросетевых методов.
Показать АннотациюПараметрические взаимодействия в нелинейно-оптическом кристалле с структурированной входной поверхностью; генерация многомодовых квантовых состояний
Параметрические взаимодействия в нелинейно-оптическом кристалле с структурированной входной поверхностью; генерация многомодовых квантовых состояний
А. С. Чиркин
Развита квантовая теория параметрических взаимодействий в нелинейно-оптическом кристалле, входная поверхность которого модулирует поступающее на кристалл излучение. Получена система связанных уравнений для углового распределения параметрически возбуждаемых волн, учитывающих явление дифракции. Они описывают возбуждение многомодовых запутанных состояний.Детально изучено трёхмодовое состояние: статистика фотонов в отдельных модах и попарная взаимная корреляция фотонов мод.
Показать АннотациюНелинейно-оптические эффекты в органических микроструктурах
Нелинейно-оптические эффекты в органических микроструктурах
Т. В. Мурзина, И. А. Колмычек, А. А. Ежов, Н. Д. Лапин, К. А. Смирнов, А. И. Майдыковский, В. Б. Новиков, В. И. Панов
Органические микроструктуры, благодаря наличию у них целого ряда уникальных свойств, представляют значительный научный интерес ввиду широких возможностей их применения в различных областях фотоники. Многие органические микроструктуры и кристаллы на основе красителей, помимо выраженной фотолюминесценции и резонаторных свойств, демонстрируют высокую эффективность нелинейно-оптического отклика, усиленного при возбуждении в них резонансных мод света. В настоящей работе представлены результаты исследований нелинейно-оптических эффектов в активных органических микроструктурах различного состава и геометрии. Продемонстрированы возможность линейного и нелинейного оптического возбуждения мод Фабри-Перо, мод шепчущей и квази-шепчущей галереи в микроструктурах с линейными размерами до 20 мкм, а также показана эффективность нелинейно-оптических методов характеризации их структурных и оптических свойств. Представленные результаты демонстрируют широкие возможности для развития области нелинейных органических микроструктур и их применения в качестве элементов интегральной фотоники.
Показать Аннотацию