The department 33 has its origin from the laboratory of microwaves absorption (MWA) established in 1955 and headed by A. Ya. Usikov. At that time the laboratory has three groups. The I. H. Vakser group studied the propagation of millimeter waves in absorbing media. The G. Ya. Levin group designed generators of millimeter waves for such kind of research, and the G. S. Mikhailov group designed cathodes and absorbing loads. In that time new type of the microwave generator, klinotron, was designed.
The MWA department headed by A. Ya. Usikov was distinctive from others: its structure and subjects were very dynamic. Usikov readily supports new initiatives usually came from young scientists. He often protected these scientists and created for their purposes new research groups in his department. Successful and competitive enough group in some time could come apart from the department as a separate subdivision.
Many departments, namely, the biophysics department, the low temperature plasma laboratory, the laboratory of quantum electronics, and the laboratory of image processing were formed in such a way. A. Ya. Usikov department now is known as “The department of quantum electronics and nonlinear optics” and has three sub-units: the quantum electronics group, the image processing group and the nonlinear phenomena group.
The image processing group deals with the development of new image forming procedures and processing techniques adopted for the scientific data retrieval using images taken during scientific observations.
The nonlinear phenomena group deals with the study of nonlinear phenomena in some optical systems and microwave electronic devices.
In 1956, a klinotron – a kind of a backward millimeter broadband waves tube having high efficiency, was designed in the department. In 1960, the Krylov-Bogolyubov-Mitropolsky method for the weakly nonlinear wave equation in a waveguide was stated. In 1962, the first in Kharkov ruby laser was activated. In 1964, the kinetic theory of the laser based on working material with random inhomogeneities of the refractive index was developed. In 1966, the theory for the optimum signal accumulation in the photon counting mode during light probing of the astronomical object was formulated. In 1970, the coherent-optical device for the images analysis and filtration was put into service.
2005
Экспериментально исследована кинетика спектров излучения родаминового лазера с кольцевой кюветой, возбуждаемой изнутри. В приближении геометрической оптики рассчитано распределение показателя преломления в поперечном сечении кюветы. Установлено, что при сохранении монотонного характера распределения показателя преломления спектры излучения остаются стабильными в течение импульса генерации. Николаев С.В., Пожар В.В.
Исследованы спектральные характеристики смесей лазерных красителей. В одной из них используется передача энергии монохроматического излучения накачки от донора к акцептору. В другой – спектры поглощения красителей находятся в одной области вблизи длины волны накачки, а их спектры флуоресценции имеют существенно различающийся Стоксов сдвиг. В результате, полоса флуоресценции смеси красителей расширяется. Маслов В.В.
2006
Исследованы энергетические, спектральные и пространственно-угловые характеристики лазера на красителе с полой цилиндрической кюветой, возбуждаемой изнутри коаксиальной лампой. Показано, что такая система позволяет получить остронаправленное излучение со стабильным в течение импульса генерации спектром и диаграммой направленности. Николаев С.В., Пожар В.В.
Выявлено существенное влияние межмолекулярных взаимодействий на флуоресцентные и лазерные характеристики смесей красителей. Так для одного из них (DCM) установлено, что они максимальны в апротонном биполярном диметилсульфоксиде. Маслов В.В.
2007
Измерение лазерных параметров смесей красителей в неселективном резонаторе показало высокую квантовую эффективность донорно-акцепторной передачи энергии в первой паре (Q»0.9) и позволило определить оптимальные концентрации для второй пары красителей. Маслов В.В.
2008
При лазерной накачке выбранных красителей и их смесей излучением зеленой области спектра была осуществлена непрерывная перестройка лазера с дифракционной решеткой от 575 нм до 734 нм (Dltun = 159 нм). Маслов В.В.
2009
Обнаружена двухполосная генерация Оксанина 1 и Сульфородамина 101. Сделано и обосновано предположение, что этот эффект связан со специфической формой спектров флуоресценции данных красителей, обладающих выраженной колебательной структурой. Это подтверждено теоретическим анализом эволюции спектрального контура коэффициента усиления красителей при изменении коэффициента потерь в генерирующей зоне. Показано, что спектральные зависимости коэффициента усиления характеризуются наличием двух локальных максимумов, относительная интенсивность которых зависит от величины пороговой инверсии в данной зоне. Дзюбенко М.И., Николаев С.В., Пожар В.В.
2010
Исследовано влияние неоднородности распределения энергии возбуждения на поверхности и в объеме матриц при поперечном способе накачки на их гене рационные характеристики. Установлено, что максимальная энергия генерации достигается не при наиболее острой фокусировке возбуждающего пучка, а при обеспечении некоторого оптимального распределения энергии накачки на поверхности матрицы. Дзюбенко М.И., Николаев С.В., Пожар В.В.
Измерены спектральные характеристики кремнеземных матриц, активированных лазерными красителями. Исследования матриц проводилось совместно с Институтом Монокристаллы НАН Украины (ИМ НАНУ). На ряде образцов, активированных родамином 6G, получена генерация в неселективном резонаторе, причем на одном из них съём энергии с единицы длины активного элемента превышал аналогичную величину для этанольного раствора этого красителя. Маслов В.В.
Разработан математический аппарат, позволяющий строить численные решения задачи дифракции плоской электромагнитной волны на многослойных цилиндрических объектах, основанный на строгом, классическом электродинамическом решении. Модель позволяет исследовать структуру поля при произвольном знаке диэлектрической и магнитной проницаемостей, т. е. рассматривать как обычные среды, так и метаматериалы. Величко Е.А.
2011
Исследованы особенности формирования двухполосной генерации красителей со структурными спектрами. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено предположение о том, что основной причиной появления двухполосных спектров излучения является наличие пространственно разнесенных зон генерации с различными спектральными контурами усиления, образующихся в результате неравномерности возбуждения активного слоя. Это позволило с общей точки зрения объяснить возникновение бихроматической генерации в любых активных средах на красителях различных классов, обладающих частично перекрывающимися структурными спектрами поглощения и флуоресценции. Дзюбенко М.И., Николаев С.В., Пожар В.В.
Изучены оптические свойства новых лазерно-активных сред и определено влияние методики изготовления образцов на характер возможных искажений оптической однородности сред. Проведена количественная оценка коэффициента потерь за проход в этих средах. Дзюбенко М.И., Николаев С.В., Пожар В.В.
Синтезированы (ИМ НАНУ) SiO2-матрицы, активированные лазерными красителями для красной и ближней ИК областей спектра: DCM, LK678, Rh800 и производными бензопирана LD1 и LD2. Для предотвращения обесцвечивания красных красителей в процессе синтеза матриц была модифицирована его методика. Исследованы спектрально-люминесцентные характеристики лазерных красителей в SiO2-матрицах. На красителях DCM, LK678 и Rh800 при лазерной накачке получено вынужденное излучение. Лазерная эффективность красителя LK678 в матрице в полтора раза превосходила величину для известного родамина 6G. Маслов В.В.
Исследовано влияние диэлектрического покрытия на рассеяние электромагнитных волн от идеально проводящих объектов, для чего были рассчитаны характеристики рассеяния в дальней зоне и пространственные распределения полей вблизи объектов.. Оказалось, что возникновение новых радиальных мод в слое покрытия приводит к образованию “пачек” в частотной зависимости обратного рассеяния и “ступенек” в рассеянии вперед, на которые наложены быстрые осцилляции, тонкая же структура “пачек” и “ступенек” связаны с азимутальным распределением вторичных источников поля. Величко Е.А.
2012
Исследованы характеристики излучения полиуретановых стержней при импульсном немонохроматическом облучении. Показано, что в этих условиях излучение представляет собой преимущественно суперлюминесценцию, что обусловлено недостаточной для генерации инверсией населенности энергетических уровней активных молекул при возбуждении полиуретановых сред импульсными лампами. Дзюбенко М.И., Николаев С.В., Пожар В.В.
Исследована генерационная способность полиуретановых матриц при лазерном возбуждении импульсами микросекундной длительности. Проведено сравнение пороговых энергий генерации красителей в твердых матрицах и в этанольних растворах. Установлено, что, несмотря на оптическое несовершенство полиуретановых сред, порог генерации красителей в полиуретане достаточно низкий, чтобы осуществлять накачку с многократным превышением порога генерации и получать мощное лазерное излучение. Дзюбенко М.И., Николаев С.В., Пожар В.В.
Синтезирована и исследована серия силикагельных матриц с лазерными красителями для спектральной области 600–750 нм. Изучено влияние молярных соотношений компонент золь-гель процесса на свойства матриц (ИМ НАНУ). Полученная структура спектров генерации матриц при микросекундной длительности накачки свидетельствует об их хорошем оптическом качестве. Маслов В.В.
Экспериментально исследованы энергетические и пространственно-угловые характеристики генерации лазера на красителе с изломанным резонатором и ламповой накачкой. В качестве активной среды использовался спиртовый и спирто-водный раствор красителя родамина 6Ж. Установлено, что меньшей расходимостью обладают длинные резонаторы с поворотной призмой и с девяностоградусной призмой-крышей. Дзюбенко М.И., Пелипенко В.П.
С помощью разработанной численной модели исследовано явление локализованного поверхностного резонанса, возникающего в наноразмерных цилиндрических структурах из благородных металлов при облучении их светом видимого диапазона, для чего были детально исследованы нанопроволоки и нанотрубки из золота и серебра (со слоем диэлектрика и без). Продемонстрировано, что толстые и оптически плотные покрытия приводят к появлению дополнительных резонансов в видимом диапазоне спектра и междумодовому взаимодействию мод покрытия и плазмонных мод. Величко Е.А.
2013
Проведен анализ влияния частоты излучения накачки на длину волны генерации и КПД продольно возбуждаемого лазера на родамине 6G. Показано, что характер этих зависимостей определяется изменением пороговой степени инверсии и длины волны излучения лазера вследствие изменения концентрации красителя, а также изменением объема генерирующей зоны, определяемой пороговыми условиями. При этом степень влияния этих процессов на энергетические и спектральные характеристики ЛК существенно зависят от добротности резонатора. Расчеты показали, что резкое снижение КПД преобразования при накачке в максимум полосы поглощения красителя присуще ЛК с низкодобротным резонатором. Этот результат согласуется с экспериментальными данными. Дзюбенко М.И., Николаев С.В., Пожар В.В.
Изучена активная среда лазера на смеси красителей, с различным Стоксовым сдвигом. Показано, что путем выбора растворителя, в котором квантовый выход для пары красителей в рабочей смеси лазера увеличивается, можно расширить диапазон перестройки спектра генерации на одной смеси более чем 100 нм. Анализа спектральных характеристик красителей и их энергетических параметров в неселективном резонаторе позволили перестроить спектр генерации смеси в селективном резонаторе в диапазоне 572 – 687 нм (Dltun = 115 нм). Маслов В.В
Получены уравнения для приближенных длин волн поверхностных плазмонных резонансов нанотрубок. Рассчитаны основные характеристики сенсоров на основе рассматриваемых нанотрубок (объемная чувствительность и показатель качества). Оказалось, что предпочтительнее использовать мультипольные плазмонные резонансы благодаря их более высокой чувствительности к изменению показателя преломления окружающей среды. Величко Е.А.
2014
Исследованы поляризационные характеристики излучения полиуретановых активных сред. Установлено, что в условиях несимметричного возбуждения полиуретановые матрицы в широкополосном изотропном резонаторе генерируют поляризованное излучение даже при возбуждении неполяризованным светом. Причиной этого может быть эффект наведенного двулучепреломления, связанный с наведенной анизотропией показателя преломления полиуретановых сред. М.И. Дзюбенко, С.В. Николаев, В.В. Пожар.
Измерены и проанализированы спектрально-флуоресцентные характеристики ряда лазерных красителей для области 570 – 800 нм в силикагельных матрицах и растворах. Показано, что для красителей, на флуоресценцию молекул которых сильно влияет сольватное окружение, SiO2 матрица оказывает стабилизирующее воздействие и препятствует колебательным потерям в возбужденном состоянии. При этом квантовый выход флуоресценции красителя Q в матрице увеличивается. Для красителей со слабой зависимостью Q от растворителя его величина в матрице была примерно такой же, как и в традиционных растворителях. Маслов В.В.
Показано, что нанообъекты могут вести себя как «призма», благодаря чему волны различных частот отклоняются под разными углами. Так из сплошного спектра можно выделить изолированные спектральные линии, следовательно, нанообъекты можно использовать как направленный ответвитель или фильтр, который селектирует разные длины волн и отклоняет их под разными углами. Величко Е.А.
Sorry, this entry is only available in Українська.
1960 – A. Ya. Usikov (as a participant of the authors’ team) was awarded by the Lenin Prize in science and technology.
1974 – M. I. Dzubenko (as a participant of the authors’ team) was awarded by the Ukraine State Prize in science and technology.
1986 – Yu. V. Kornienko, A. A. Babichev, and D. G. Stankevich (as participants of the authors’ team) were awarded by the Ukraine State Prize in science and technology.
2009 – Yu. V. Kornienko was rewarded with the Yu. A. Gagarin medal.
For a long time (since 1963) the department collaborates with the Astronomical Institute of the V. N. Karasin Kharkov National University (former Astronomical Observatory of the Kharkov State University) on the images forming and processing.
One Doctor’s degree and Nine Ph.D. theses were defended during the department lifetime.
| Dzyubenko Mikhail I. Head, D. Sc., Prof. +38(057)720-33-69 dzyubenko41@mail.ru dzjub@ire.kharkov.ua building №5, apt. 26 | Maslov Vjacheslav V. senior reseacher, Ph.D. +38(057)720-33-69 maslov@ire.kharkov.ua building №5, apt. 27 | Nicolaev Sergey V. Ph.D., senior researcher +38(057)720-33-69 svn@ire.kharkov.ua building №5, apt. 32. |
| Pelipenko Victor P. Ph.D., senior reseacher +38(057)720-33-69 altpeliy@mail.ru building №5, apt. 18. | Pryyomko O. Ph.D., senior researcher +38(057)720-33-69 priyomko@ukr.net building №5, apt. 31. | Velichko Elena A. researcher +38(057)720-33-69 elena.vel80@gmail.com building №5, apt. 30. |
| Pozhar Vasiliy V. researcher +38(057)720-33-69 building №5, apt. 24. | Kolpakov Sergej N. junior researcher +38(057)720-33-69 skolpakov@fromru.com building №5, apt. 31 | Popov Igor V. junior researcher +38(057)720-33-69 igpo@ukr.net building №5, apt. 33. |
| Zvorskiy Pavel V. engineer +38(057)720-33-98 PavelZvorskiy@bigmir.net building № 5, apt. 33. | Volovik Tatjana I. Engineer +38(057)720-33-69 building № 5, apt. 29 | Drozd Valeriy M. +38(057)720-33-69 building № 5, apt. 17 |