Том 88, № 6 (2024)

Рассмотрена проблема квантовой метрологии одновременного измерения и оценки нескольких фазовых параметров в парадигме современных тенденций развития альтернативной навигации. Исследованы фундаментальные пределы как линейной, так и нелинейной метрологии. Проанализировано влияние потерь на точность квантовой метрологии нескольких фазовых параметров и определены оптимальные пробные состояния для их измерения. Предлагается метод приготовления трехмодовых NооN-состояний с использованием светлых атомных солитонов.

Проведено теоретическое исследование оптического отклика двумерного суперкристалла (монослоя) квантовых излучателей с дублетом в возбужденном состоянии на действие непрерывного внешнего поля с учетом дефазировки электронных состояний системы. Вторичное поле, действующее на V-излучатель со стороны других V-излучателей системы, формирует их нелинейность и обеспечивает внутреннюю положительную обратную связь, что приводит к бистабильности, периодическим и апериодическим автоколебаниям и в том числе хаотическому поведению. При наличии дефазировки мультистабильность оптического отклика сохраняется. Фазовая релаксация приводит к изменению сценария динамики системы от хаоса к периодическим осцилляциям амплитуды поля, т. е. к бифуркации «хаос — предельный цикл» и уменьшению отражательной способности монослоя в линейном и нелинейном режимах.

Предложена биофизическая модель формирования основных типов радиационных повреждений ДНК в клетках млекопитающих и человека при взаимодействии с интенсивными фемтосекундными импульсами видимого и ближнего ИК диапазонов.

На основе гидротермального метода синтезированы частицы NaYF₄: Yb, Er в виде стержней со средними размерами 1.4 мкм × 70 нм. Проведена модификация их поверхности L-цистеином, что обеспечило гидрофильные свойства. Показано, что полученные частицы обладают апконверсионной люминесценцией в видимом спектральном диапазоне при лазерном возбуждении на длине волны 980 нм. Осуществлена их температурная калибровка в физиологическом растворе, которая показала возможность удаленного измерения температуры в биологически значимом диапазоне 293 — 323 K со средней чувствительностью 43·10^-4 K^-1 и точность ±1.0 K. Выполнен демонстрационный эксперимент на живой нервной системе виноградной улитки Helix lucorum, где сенсоры успешно использованы для биовизуализации и удаленного малоинвазивного измерения температуры с пространственным разрешением 10 мкм.

Рассмотрена модификация метода Клышко для безэталонной калибровки аналоговых фотодетекторов. Показано, что распределение фототока аналогового детектора можно аппроксимировать сверткой пуассоновского распределения числа фотоэлектронов с функцией, описывающей одиночные фотоимпульсы, а число падающих на детектор фотонов можно определить из статистических свойств бифотонного излучения. Отношение числа фотоэлектронов к числу фотонов дает эффективность аналогового фотодетектора, которую можно использовать для измерения интенсивности падающего на детектор излучения в единицах чисел фотонов.

Представлен краткий обзор теоретических исследований автора по локализованным оптическим автоволнам. Рассмотрены одномерные автоволны, сопровождаемые формированием на их фронтах локализованных квазимонохроматических и униполярных автосолитонов. Времена жизни таких объектов порядка времен релаксации населенностей квантовых уровней неравновесных сред. Характерные длительности автосолитонов превышают времена фазовой релаксации.

Для ряда порфиринов и фталоцианинов с различной активностью электронных переходов в спектре поглощения измерены квантовые выходы флуоресценции относительным методом, а также значения абсолютных квантовых выходов. Установлено, что изменения значений квантовых выходов при различных оптических плотностях в полосах поглощения образцов позволяют выявить природу эффекта внутреннего фильтра.

Изучены характеристики генерации на ионах молекулярного азота в лазерной плазме, создаваемой фемтосекундным импульсом излучения. Установлено, что максимальные интенсивности на длинах волн 391.4 и 427.8 нм наблюдаются при давлении азота 30 и 500 мбар соответственно. Расходимость излучения составляет десятки мрад и близка к геометрической. При изменении фокусного расстояния линзы от 15 до 40 см длительность импульса на длине волны 391.4 нм изменяется от 1.83 до 3.5 пс.

Водорастворимые органические люминофоры на основе 3-(1,3-бензотиазол-2-ил)-4-гидроксибензолсульфокислоты впервые исследованы экспериментально и с применением расчетов методами функционала плотности. Из-за различия в химической структуре, для одного из люминофоров наблюдается большой стоксов сдвиг, возникающий в результате внутримолекулярного переноса протона в возбужденном состоянии.

Разработан метод восстановления тактовой частоты лазерных импульсов, необходимого для синхронизации переданных со спутника и зарегистрированных на наземной станции квантовых состояний. Рассмотрено экспериментальное моделирование сеанса квантового распределения ключей между спутником и наземной станцией. Данные, полученные в ходе эксперимента, были использованы для проверки метода восстановления частоты следования.

В спектрах фотолюминесценции природных кристаллов алмаза типа Iа наблюдается бесфононная линия с положением 488.9 нм (2.53 эВ). Спектр возбуждения системы является зеркальным к спектру эмиссии. Линия 488.9 нм имеет фононные повторения, соответствующие энергии 0.073 эВ. Изменение температуры от 77 до 313 К смещает положение системы на 1.01 нм в сторону красной области, снижение интенсивности и уширение ширины спектральной линии имеет нелинейный характер. Характеристики электрон-фононного взаимодействия и распределения в объеме кристаллов дефекта с бесфононной линией 488.9 нм аналогичны характеристикам дефектов азотно-вакансионной природы.

Исследованы спектральные характеристики кристалла LiF-UO₂ c радиационными центрами окраски, их устойчивость к излучению синего светодиода. Показано, что при таком возбуждении наблюдается люминесценция с шириной полосы излучения от 500–750 нм. Это указывает на возможность использования кристаллов LiF, с примесью урана и радиационными центрами окраски (F₂,F₃⁺), в качестве люминофора для белых источников света, имеющих высокую стабильность за счет специальной радиационной обработки.