Розроблено нові фізико-технічні принципи побудови багатоканальних оптоелектронних систем на основі ефектів розповсюдження поверхневої електромагнітної хвилі на неоднорідній поверхні. Вивчено особливості розповсюдження енергії електромагнітної хвилі в системі на планарному хвилеводі з метою підвищення точності вимірювання сенсорної системи на елементі інтегральної оптики. Визначено склад втрат на межах поділу хвилеводів і показано, що такі втрати суттєво зменшують точність вимірювань. Запропоновано конструкцію приладу, який реалізує спосіб врахування таких втрат. Створено спеціалізовану оптоелектронну систему, призначну для реєстрації та відображення біохімічної інформації, яка грунтується на явищі розсіювання світла поверхнею золота у разі збудження поверхневих плазмонних поляритонів. Доведено коректність вимірювання розсіяного світла за умов поверхневого плазмонного резонансу (ППР) для реєстрації зміни показника заломлення, а також реєстрації макромолекулярних взаємодій. Виготовлено дослідний зразок системи на ППР, що використовує явище розсіювання світла для багатоканальних вимірювань і проведено його апробацію на базі Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова, Каролінського Інституту (Стокгольм, Швеція) та Інституту Мікросистем і мікроелектроніки (Лечче, Італія).

  Скачати повний текст

Досліджено стискання лазерних ультракоротких імпульсів (УКІ) в часовій області за допомогою чірпованих дзеркал (ЧД). Розроблено математичну модель, яка описує взаэмодію УКІ з ЧД з урахуванням попереднього чірпа індексу. Проаналізовано сттискання УКІ в часовій області за допомогою одиночного ЧД у залежності від кількості шарів ЧД. Показано, що стискання УКІ тут здійснюється аналогічно до волоконного світловода з від'ємною дисперсією. Комплексно досліджено вплив на профіль відбитого імпульсу різних негативних чинників, які спотворюють даний профіль. Встановлено умови, необхідні для утворення спектрально-обмеженого імпульсу: повна компенсація дисперсії групової затримки та дисперсії третього порядку, усунення фазових коливань, забезпечення достатньої смуги ЧД для підтримки широкого спектру УКІ. Проаналізовано стискання УКІ в парі ЧД у залежності від кількості шарів ЧД, кута падіння, стану поляризації. Синтезовано одиночне ЧД, складене з шарів нітриду кремнію та повітряних прошарків, яке забезпечує смугу великого коефіцієнту відбиття та від'ємної дисперсії від 400 до 1 200 нм. Аналіз стискання УКІ виявив, що синтезоване ЧД забезпечує стискання УКІ до 6.2 фс. Синтезовано пару комплементарних ЧД, складених з шарів нітриду кремнію та повітряних прошарків, шляхом зміни брегівської довжини хвилі без додаткової числової оптимізації. Ця пара ЧД забезпечує зменшення амплітуди коливань ДГЗ удвічі у порівнянні з кожним з одиночних ЧД. Ширина смуги синтезованої пари становить від 540 до 1 540 нм.

  Скачати повний текст

Досліджено взаємозв'язок поляризаційних і частотних характеристик двомодового газового лазера в процесі видовження резонатора за умов слабких магнітних полів і температурних флуктацій. Доведено, що у випадку генерації ортогонально поляризаційних мод спектральна залежність частоти міжмодового биття має розриви в моменти згасання - виникнення мод на периферії контуру підсилення. Проаналізовано спектральну залежність положення площини поляризації в магнітному полі для кожної поляризації ортогональних мод в контурі підсилення. Встановлено, що ефективна стабілізація частоти випромінювання газового лазера можлива лише під час використання зовнішнього еталона.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено процеси розсіювання лазерного випромінювання в немато-холестеричних сумішах. Створено рідкокристалічні модулятори з високим значенням контрасту. Розроблено теоретичну модель розсіювання лазерного випромінювання в індукованих холестериках, в якій зроблено ототожнення розсіюючих центрів з конфокальною доменною структурою, а також встановлено вплив селективної компоненти на загальний процес розсіювання. Показано, що у процесі холестерико-нематичного переходу система характеризується значною полідисперсністю, а саме: наявністю у зразку частинок різного розміру від 0,5 мкм до 10 мкм. Враховано вплив багатократного розсіювання. Теоретичну модель експериментально підтверджено шляхом дослідження кутового розподілу інтенсивності розсіювання світла та проведення оптичного аналізу. Виявлено, що у разі збільшення концентрації оптично активної домішки у нематичній матриці збільшуються розміри і концентрація конфокальних доменів і, як наслідок, зростає розсіювання на цих доменах, що призводить до збільшення величини контрасту. Створено нову багатошарову конструкцію рідкокристалічного модулятора лазерного випромінювання на основі ефекту холестерико-нематичного переходу, проведено її оптимізацію.

  Скачати повний текст

Вивчено можливість застосування явища поверхневого плазмон-поляритонного резонансу (ППР) в тонких шарах золота та срібла для створення фізичних та біологічних сенсорів. Визначено оптимальну оптичну схему лазерного збудження та реєстрації резонансних плазмонних коливань. Розроблено комп'ютерну модель залежності інтенсивності відбитого потоку лазерного випромінювання від кута падіння за умов ППР. Встановлено, що кутове положення мінімуму та форми кривої ППР сенсорів залежать від зовнішнього електричного потенціалу. Розглянуто можливість визначення комплексного коефіцієнта рефракції та геометричних параметрів досліджуваної структури. Проаналізовано вплив оптичних параметрів шаруватої структури на чутливість сенсора. Розроблено ППР-прилад "ПЛАЗМОН-4м" з автоматизованою системою калібрування в розширеному діапазоні кутів падіння лазерного променя, що дозволяє отримувати кількісні характеристики діелектричних констант та товщини середовища для широкого спектра досліджуваних матеріалів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

На підставі аналізу переносу носіїв заряду і генерації фотонів у термінах концентрації удосконалено дифузійно-динамічну модель напівпровідникового лазера (НПЛ) з вертикальним резонатором. Проведено дослідження модуляційного відгуку окремих оптичних мод НПЛ з вертикальним резонатором та оксидним вікном і просторової залежності модуляційного відгуку цього лазера. Показано, що одномодовий НПЛ з вертикальним резонатором забезпечує смугу модуляції на 0,5 ГГц більше, ніж багатомодовий. Відзначено що ділянка з найбільшою шириною смуги модуляції знаходиться в центрі вихідного дзеркала НПЛ. Проаналізовано методи керування модовим складом випромінювання НПЛ. На підставі дослідження дисперсійних залежностей оптичного поля у двовимірному фотонному кристалі (ФК) встановлено, що за умови відношення діаметра отворів до відстані між ними, меншому ніж 0,7 обмеження випромінювання в просторовому дефекті ФК здійснюється завдяки існуванню забороненої зони для енергій фотонів у ФК, в інших випадках - обумовлюється повним внутрішнім відбиттям оптичного поля від меж розподілу середовище - напівпровідник - повітря у ФК. На основі розрахунку нормованих BV-діаграм, проаналізовано модові характеристики хвилеводного каналу НПЛ з вертикальним резонатором, створеного просторовим дефектом у двовимірному ФК. Показано, що такий дефект забезпечує одномодовий режим в достатньо широкому інтервалі довжин хвиль. Визначено геометричні параметри ФК, за яких спостерігається одномодовий режим у лазерному резонаторі з дефектною ділянкою у ФК, утвореною пропуском одного отвору під час виготовлення ФК. Зроблено порівняльний теоретичний аналіз двох типів хвилеводних каналів НПЛ з вертикальним резонатором, що утворені пропуском одного або декількох отворів під час виготовлення ФК. Встановлено, що в хвилеводному каналі першого типу одномодові умови можуть утворюватись за більших розмірів отворів у порівнянні з хвилеводними каналами другого типу.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено режим підсилення монохроматичного сигналу у гібридному планарному мазері на вільних електронах (МВЕ) за умов, близьких до магнітостатичного резонансу. Запропоновано теоретичну модель МВЕ, яка враховує потенційну та вихрову частину поля просторового заряду (ППЗ). Аналітично одрано траєкторії та нормальні частоти руху електрона в магнітостатичному полі накачки з таким ступенем точності, що дозволяє дослідити перекачування кінетичної енергії руху електрона з поздовжнього степеня вільності у поперечно-коливальні степені вільності в околі магнітостатичного резонансу. Аналітично одержано умову стохастизації руху електрона в полі накачки. Одержано дисперсійні рівняння МВЕ для ондуляторного та гібридного синхронізмів з урахуванням нормальних ондуляторної та циклотронної частот. Установлено, що в області регуляторних траєкторій лінійний коефіцієнт підсилення досягає максимального значення в околі магнітостатичного резонансу й у випадку ондуляторного синхронізму слабо залежить від амплітуди поля ондулятора та довжини підсилювальної хвилі, що дозволяє здійснювати перестройку за частотою. З'ясовано, що у випадку гібридного синхронізму максимум взаємодії досягається у максимумі градієнта хвилі, що практично дозволяє використовувати два електронних пучки для підвищення коефіцієнта корисної дії. Установлено, що вихрове ППЗ послаблює дефокусувальний вплив потенційного ППЗ на групування електронного пучка. З'ясовано, що ППЗ слабко впливає на ефективність підсилення, якщо параметри взаємодії електронного пучка з високочастотнии полем відповідають режиму роботи МВЕ поблизу магнітостатичного резонансу, але ППЗ сильно зменшує ефективність за режиму роботи вдалині від магнітостатичного резонансу.

  Скачати повний текст

Проведено теоретичне дослідження нестаціонарних режимів генерації в напівкласичних моделях одномодових лазерів. Запропоновано методику аналізу лазерних моделей на базі використання алгоритму біфуркації народження циклу та методу Джозефа. Проведено біфуркаційний аналіз балансної моделі твердотільного лазера з квадратичним, кубічним, біквадратичним модуляторами добротності, а також моделей лазера з безінерційним фільтром. Одержано критерії стійкості періодичних коливань інтенсивності та інтервали стійкості для параметрів моделі й побудовано періодичні розв'язки. Визначено характеристики режиму генерації гігантських імпульсів для балансної моделі. Побудовано періодичний розв'язок моделі Лоренца - Хакена та чотиривимірної моделі одномодового лазера.

  Скачати повний текст

Досліджено непараксіальні лазерні поля в області фокальної площини. Знайдено точні скалярні розв'язання хвильового рівняння з використанням методу комплексного джерела - стоку. З використанням даних розв'язків в якості скалярних потенціалів Уітекера знайдено точні розв'язки рівнянь Максвелла, відповідні непараксіальним полям векторних пучків. Відзначено, що не всі непараксіальні пучки є структурно-стійкими утвореннями у фокальної площини. Відібрано пучки з модовим структурно-модовим складом, які здатні узгоджуватись з сингулярними модами оптичного волокна. На підставі аналізу структурно-стійких сингулярних пучків в околі вхідного торця оптичного волокна доведено, що структура полів непараксіального модового пучка та власних мод світловоду ідентичні. Відмінність між даними модами полягає у нерівності умов поширювання мод у вільному просторі та оптичному волокні. Вплив неоднорідності показника заломлення в середовищі оптичного волокна зведено до поправки скалярної частини сталої поширювання власних мод.

  Скачати повний текст

Досліджено особливості теоретичного опису генерації оптичного випромінювання у напівпровідникових лазерах на гетероструктурах з масивними та квантоворозмірними (КРС) активними шарами, взаємодії оптичного випромінювання з матеріалом активних і пасивних елементів високошвидкісних волоконно-оптичних систем (ВОС). Проведено теоретичні й експериментальні дослідження та створено нові методи опису динамічних процесів у режимі великого сигналу, що також включають нелінійні ефекти посилення й амплітудно-фазового зв'язку. Розвинуто нові уявлення про процеси переносу носіїв заряду в лазерній структурі та зміни характеру та тривалості процесів накопичення та захоплення носіїв в області квантової ями. Показано, що за умов накачки великим сигналом час накопичення заряду та коефіцієнт насичення посилення залежать від величини струму накачки. Вперше сформульовано числову динамічну дифузійну модель КРС лазера, у вигляді неоднорідної системи диференціальних рівнянь. Отримано нові результати, які більш точно відображають спостережені експериментально динамічні характеристики лазерів. Розроблено комплекс рішень щодо теоретичного опису фізичних процесів і спостережених характеристик волоконно-оптичних каналів, а також у мультиквантоворозмірних лазерах торцевого типу та поверхневого випромінювання з вертикальним резонатором.

  Скачати повний текст

Наведено результати експериментальних досліджень впливу дрейфу електронів і атомів, який виникає у полі лазерного випромінювання (ЛІД), на оптичні, магнітні та електричні характеристики напівровідникових кристалів та нановимірних багатошарових плівок. Показано, що причиною ЛІД атомів є кулонівська взаємодія іонізованих атомів з полем просторового заряду ЛІД електронів. Установлено, що ЛІД електронів призводить до значної зміни показника заломлення напівпровідників і намагнічування немагнітних плівок. З використанням результатів досліджень створено методи сканування та скорочення наносекундних і пікосекундних лазерних імпульсів, очистки оптичних матеріалів, компенсації деполяризаційного фону у магнітооптичних системах запису інформації. Розроблено технологію формування субмікронних фазових структур та створено дослідні зразки оптичних дисків, описано нові схеми безкінематичних оптичних і магнітоакустичних систем запису інформації.

  Скачати повний текст

Досліджено механічну дію лазерного світла на атоми та молекули, спектральні характеристики резонансів насиченого поглинання та флуоресценції, резонансну флуоресценцію молекулярного йоду різного ізотопного складу. Уточнено природу модуляційного зсуву, зумовленого зміною ізотопного складу нелінійно-поглинаючого середовища. Визначено межову чутливість лазерно-флуоресцентного аналізу гетеро-ізотопного йоду.

  Скачати повний текст

На підставі результатів експериментальних досліджень доведено, що ширина та зсув спектра лазерів зі зсунутим за частотою зворотнім зв'язком (ЗЧЗЗ) визначаються шириною контуру втрат і зсувом частоти та практично не залежать від потужності накачки. Показано, що спектр ЗЧЗЗ лазера з зовнішнім затравним лазером складається з дискретних компонент, частотна відстань між якими збігається з частотою акусто-оптичного модулятора, а за відсутності затравного лазера спектр ЗЧЗЗ лазера є суцільним. Доведено, що за фазової модуляції затравного лазера випромінювання ЗЧЗЗ лазера після проходження через інтерферометр Майкельсона стає амплітудно модульованим, за цього глибина модуляції резонансно збільшується на частоті, пропорційній різниці довжин плечей інтерферометра. Експериментально встановлено, що у разі вимірювання відстаней ЗЧЗЗ лазера використання зовнішнього затравного лазера з фазовою модуляцією більш ніж на порядок покращує відношення сигнал / шум. Визначено, що роздільна здатність методу вимірювання відстаней за допомогою оптоволоконного ЗЧЗЗ лазера з фазово модульованим затравним лазером пропорційна ширині спектра випромінювання лазера в діапазоні від 60 до 3 000 ГГц. Експериментально перевірено залежність величини сигналу амплітудної модуляції від індексу модуляції на відстані в діапазоні від 15 см до 5 м, яка добре узгоджується з теоретичними розрахунками.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Установлено, що плазма випромінює внаслідок радіаційної релаксації станів одно- та двоелектронного збудження атомів і однозарядних іонів. На підставі аналізу спектрів і динаміки випромінення лазерної плазми сполук та їх складових запропоновано пояснення специфіки поведінки такої плазми на відстані 1 мм від мішені як сильний вплив на процес лазерної ерозії способу введення енергії та виду енергообміну. Відзначено, що особливістю утворення іонів за лазерної ерозії багатокомпонентних мішеней є іонізація та дисоціація молекул сполуки, що відбувається за різних механізмів на різних етапах ерозії. Визначено швидкість руху плазми, час рекомбінації іонів, температуру та концентрацію електронів у ній. У разі поширення до 7 мм неоднорідність просторового складу та параметрів поступово згладжується у разі перемішування плазми, основним механізмом збудження є рекомбінація.

  Скачати повний текст