научный журнал по физике Оптика и спектроскопия ISSN: 0030-4034

2004

БУТЮ У., ДУКЕЛЬСКИЙ К.В., ЖЕЛТИКОВ А.М., КОНДРАТЬЕВ Ю.Н., КОНОРОВ С.О., СЕРЕБРЯННИКОВ Е.Е., СИДОРОВ-БИРЮКОВ Д.А., ФЕДОТОВ А.Б., ХОХЛОВ А.В., ШЕВАНДИН В.С. — 2004 г.

Продемонстрирована возможность высокоэффективного мультиплексного преобразования частоты неусиленных фемтосекундных импульсов титан-сапфирового лазера субнаноджоулевых уровней энергии в микроструктурированных волокнах. Нелинейно-оптическая трансформация спектра фемтосекундных импульсов в системе субмикронных нитевидных кварцевых каналов различного диаметра в микроструктурированном волокне приводит к генерации набора изолированных антистоксовых спектральных компонент в области длин волн 400-500 нм. Эффективность преобразования частоты импульсов излучения накачки с длиной волны 800 нм, энергией 0.7 нДж и длительностью 70 фс достигает 20%.

ВУКСТИЧ В.С., ШПЕНИК О.Б., ЭРДЕВДИ Н.М. — 2004 г.

Описаны экспериментальная аппаратура и методика исследования возбуждения атомов ультрамоноэнергетическими электронами. Приведены оптические функции возбуждения 14 спектральных линий атома кадмия, исходящих с n 1S 0-, 5 1P 1-, n 3S 1-, 5 3P 1- и n 3D j-уровней. На измеренных от порога возбуждения до 16 эВ энергетических зависимостях эффективных сечений возбуждения обнаружено более 150 особенностей. Наиболее выраженные из них хорошо согласуются с тонкой структурой спектра, наблюдавшейся ранее. Выделены основные механизмы заселения исследованных исходных уровней: прямой переход электрона из основного состояния атома на исходный уровень наблюдаемой спектральной линии, заселение исходных уровней путем распада короткоживущих состояний отрицательного иона, каскадное заселение исходных уровней. На функциях возбуждения линий, исходящих с n 1S 0-уровней в области энергий 10.9-12.4 эВ впервые вблизи порогов 4 автоионизационных состояний атома кадмия обнаружен эффект послестолкновительного взаимодействия испущенного и рассеянного электронов.

ИРОШНИКОВ Г.С., СУХАНОВ Л.П. — 2004 г.

Для нежестких молекул с двумя эквивалентными минимумами на их поверхности потенциальной энергии в рамках формализма инстантонного метода получены выражения для расчета величин туннельного расщепления колебательных уровней с номером n ≥ 0 как в гармоническом приближении, так и с учетом ангармонических поправок ħ 2. На примере сравнительных расчетов нижнего участка спектра туннельного расщепления молекулы NH 3 показано, что уже в гармоническом приближении метод инстантонов по точности описания не уступает методу Вентцеля-Крамерса-Бриллюэна в стандартной формулировке. Точность описания туннельных расщеплений колебательноинверсионного спектра молекул типа NH 3 с помощью инстантонного метода повышается до уровня почти количественного согласия с экспериментальными данными, если учесть ангармонические поправки к уровням энергии.

БЕРДНИК В.В., ЛОЙКО В.А., МУХАМЕДЯРОВ Р.Д. — 2004 г.

Рассмотрена задача восстановления характеристик дисперсных частиц по измерениям рассеянного излучения. Для ее решения использован метод нейронных сетей, основанный на аппроксимации параметров частиц линейной комбинацией результатов измерения. Исследованы возможности метода на примерах восстановления радиуса и показателя преломления сферических частиц по измерениям (например, в проточных цитометрах) яркости излучения, рассеянного одиночными частицами; среднего радиуса, коэффициента вариации и показателя преломления по измерениям яркости излучения, рассеянного ансамблем частиц. Исследованы погрешности восстановления характеристик дисперсных частиц в зависимости от структуры нейронной сети и параметров частиц.

БЫКОВ А.Д., ПШЕНИЧНИКОВ А.М., СИНИЦА Л.Н., ЩЕРБАКОВ А.П. — 2004 г.

Разработана экспертная система для первичного анализа зарегистрированного спектра - поиска линий, определения центров и интенсивностей линий. Основу системы составляют алгоритмы распознавания образов. Обучение распознаванию позволяет достичь необходимой гибкости системы, автоматически определять группы перекрывающихся линий, для которых подгонка контуров должна производиться совместно. В качестве профилей спектральных линий, к которым осуществляется подгонка экспериментального контура, используются профили Гаусса, Лоренца или Фойгта. При обработке фурье-спектра D 2O в области 3200-4200 см -1 с помощью экспертной системы было обнаружено 4670 линий в спектре, состоящем из 439000 точек. Не было пропущено ни одной линии, превышающей уровень шума и наблюдаемой в эксперименте.

МЕГЛИНСКИЙ И.В., ЧУРМАКОВ Д.Ю. — 2004 г.

Одним из приоритетных направлений биомедицинской оптики является развитие неинвазивных диагностических методов, основанных на сканировании флуоресцентного излучения биосенсоров, помещенных в биоткань. Их основным преимуществом является высокая чувствительность и избирательность по отношению к заданным параметрам тканей и их изменениям. В данной работе представлены метод и результаты моделирования возбуждения и распространения флуоресцентного излучения в многослойной случайно-неоднородной сильно рассеивающей и поглощающей свет среде, имитирующей кожу человека. В модели учитываются пространственно неоднородное распределение основных флуорофоров кожи и их фотофизические характеристики. Исследованы пространственное распределение флуоресценции тканей кожи и возможность локализации регистрируемого флуоресцентного сигнала. Предполагается, что пространственное распределение центров флуоресценции (флуорофоров) повторяет пространственное распределение коллагеновых волокон кожи. Показано, что выравнивание показателей преломления на границе раздела кожа-воздух приводит к усилению локализации детектируемого флуоресцентного сигнала биосенсора, расположенного в приповерхностных слоях кожи.

БЕСПАЛОВ В.Г., ЛОБАНОВ С.А. — 2004 г.

Разработана численная модель, описывающая процессы генерации вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), проведены расчеты и проанализированы различные сценарии генерации стоксова излучения в сжатом водороде. Путем численного моделирования получены пространственно-временные профили интенсивностей и фаз взаимодействующих волн, спектры излучения и функции пространственной когерентности в различных условиях генерации ВКР. Выявлено существенное различие между данными параметрами при нестационарном и квазистационарном режимах генерации ВКР. Нестационарный режим генерации характеризуется более сложными пространственно-временными зависимостями, чем квазистационарный. Однако в квазистационарном режиме фаза волны стоксова излучения за время длительности импульса накачки изменяется в большем интервале, что приводит к снижению степени пространственной когерентности до более низких значений. Для обоих режимов генерации значение степени пространственной когерентности снижается при увеличении коэффициента преобразования до определенного порогового значения, а затем стабилизируется, что согласуется с данными экспериментов. Продемонстрировано наличие бегущего фокуса фокусировки ВКР стоксова пучка, обусловленное пространственно-временной формой интенсивности пучка накачки (гауссов профиль), высоким усилением ВКР и процессами дифракции. Результаты численного моделирования находятся в качественном и количественном соответствии с ранее полученными экспериментальными данными.

АФАНАСЬЕВ А.А., РУБИНОВ А.Н., СЕВБИТОВ С.Н. — 2004 г.

Развита теория пространственно-временной динамики концентрационного отклика прозрачных сферических частиц в жидкости в ограниченной области под действием градиентной силы в поле интерферирующих лазерных волн в приближении Релея-Ганса. В случае относительно малого изменения концентрации частиц получено аналитическое решение одномерного уравнения Смолуховского, на основе которого исследована кинетика формирования пространственных структур концентрации частиц, индуцированных градиентной силой. Исследован процесс релаксации концентрационного отклика.

МЕЛЬНИКОВ Л.А., РОМАНОВА Е.А. — 2004 г.

Для нелинейных волноводов с бесконечным параболическим и ступенчатым профилями показателя преломления исследовано влияние дисперсии второго порядка на пространственно-временную динамику сверхкоротких импульсов. Показано, что в волноводах со ступенчатым профилем показателя преломления вытекание излучения из сердцевины в оболочку препятствует формированию устойчивого пространственно-временного распределения поля. Обсуждается возможность компрессии световых импульсов в диэлектрическом волноводе с положительной дисперсией групповой скорости.

ЛОБАЧЕВ М.И., ЛЯКИН Д.В., РЯБУХО В.П. — 2004 г.

Рассмотрены процессы формирования интерференционных сигналов в рассеянном когерентном поле с широким угловым спектром в сканирующем интерферометре Майкельсона. Исследовано влияние продольных корреляционных свойств комплексной амплитуды световых полей на параметры огибающей интерференционных осцилляций при регистрации сигнала в ближней области дифракции и пространстве изображений.

АСОНОВ В.В., ГОЛУБЯТНИК Н.А., КАЛИННИКОВ В.Т., МАВРИН Б.Н., ОЛЕХНОВИЧ Н.М., ПАЛАТНИКОВ М.Н., ПУШКАРЕВ А.В., РАДЮШ Ю.В., СИДОРОВ Н.В. — 2004 г.

По спектрам комбинационного рассеяния света исследован фазовый переход сегнетоэлектрик- антисегнетоэлектрик в керамическом твердом растворе Li 0.12Na 0.88Ta 0.4Nb 0.6О3. С приближением температуры снизу к точке перехода обнаружено существенное уширение линий, отвечающих колебаниям катионов, находящихся в октаэдрических и кубооктаэдрических пустотах структуры, и колебаниям кислородного каркаса (свидетельствующее о значительном увеличении разупорядочения катионных подрешеток), а также уменьшение в окрестности перехода до нуля интенсивности линии 875 см -1, соответствующей мостиковым валентным колебаниям атомов кислорода октаэдрического аниона BО 6. По зависимости от температуры интенсивности линии 875 см -1 в окрестности перехода исследовано поведение функции параметра порядка фазового перехода η. Обнаружены существенные расхождения в поведении η с теорией фазовых переходов второго рода Ландау. Показано, что расхождения обусловлены увеличением в системе твердых растворов Li 0.12Na 0.88Ta yNb 1 _ yO 3 разупорядочения подрешетки ниобия и тантала с увеличением y. При этом род перехода понижается.

РАУТИАН С.Г. — 2004 г.

Классическая проблема радиационного затухания сформулирована для фрактальных кластеров как интерференция сил радиационного трения в пределах небольшого числа агрегированных частиц при диполь-дипольном взаимодействии. Построена общая теория для сферических частиц при произвольном соотношении их размеров. На конкретных конфигурациях продемонстрирована интерференционная природа радиационных ширин нормальных дипольных колебаний агрегатов.

ЗИНОВЬЕВА Т.В. — 2004 г.

Предложена модель радиально-неоднородной многослойной шаровой частицы с непрерывно меняющимся показателем преломления в промежуточных слоях между оболочками частицы и между частицей и внешней средой. Такая частица рассеивает свет аналогично пылинке с шероховатой и клочковатой поверхностью слоев, смоделированной при помощи метода дискретной дипольной аппроксимации. Исследованы профиль показателя преломления для пылинок, форма поверхности которых отклоняется от сферической, и поведение факторов эффективности ослабления Q ext(x) и поглощения Q ab s(x) при увеличении ширины промежуточных слоев. Изучены свойства таких частиц в зависимости от количества слоев. Выявлено, что аналогично многослойной шаровой частице без промежуточных слоев с увеличением количества оболочек порядок расположения вещества перестает играть роль. Показано, что с увеличением числа оболочек при том же процентном соотношении вещества в промежуточных слоях уменьшается отличие значений Q ext(x) и Q abs(x) от тех же значений, рассчитанных по модели без промежуточных слоев.

BERROCAL E., МЕГЛИНСКИЙ И.В., РОМАНОВ В.П., ЧУРМАКОВ Д.Ю. — 2004 г.

Проведено исследование рассеяния света в системах, где наряду с однократным существенный вклад вносят рассеяния высших кратностей. Использовался метод компьютерного моделирования Монте-Карло для изучения рассеяния света в случайно-неоднородных сильно рассеивающих дисперсных средах. Достоверность полученных данных установлена путем сравнения результатов компьютерного моделирования с аналитическими расчетами для интенсивности двукратного рассеяния света. Исследованы первые несколько кратностей рассеяния для различных геометрий оптического эксперимента. Показано, в частности, что в зависимости от апертуры регистрирующего устройства вклад многократного рассеяния может изменяться практически на порядок.

ВИННИЧЕНКО К.Л., ЛЫСЕНКО С.И., ПОПЕРЕНКО Л.В. — 2004 г.

РОГАТКИН Д.А. — 2004 г.

Исследовано рассеяние света на шероховатой поверхности со случайными гауссовыми флуктуациями шероховатостей. Рассмотрен случай грубых шероховатостей, когда их параметры - среднее отклонение и радиус корреляции - значительно превосходят длину волны. Приведены замкнутые аналитические решения задачи в терминах радиофизики для граничных условий идеального проводника и импедансных граничных условий. Дана формулировка этих решений в терминах фотометрических индикатрис рассеяния. Обсуждена возможность их применения в задачах фотометрии и теории переноса и рассеяния света в мутных средах, в том числе в задачах моделирования процесса граничного рассеяния лазерного излучения на неровной поверхности биологических тканей и сред.

БАРАНОВ В.И., СОЛОВЬЕВ А.Н. — 2004 г.

Параметрическим методом теории вибронных спектров определены структурно-динамические модели возбужденных состояний и рассчитана вибронная структура спектров флуоресценции и поглощения для молекул ряда аценов (антрацен, антрацен-d 10 и тетрацен). Получено хорошее согласие вычисленных спектров с экспериментальными. Показано, что определенная для аценов система параметров второго приближения теории обладает высокой степенью переносимости, полученные модели адекватно отражают реальную структуру молекул в возбужденных состояниях и позволяют предсказывать тонкую колебательную структуру спектров на количественном уровне, включая и относительно слабые эффекты (малоинтенсивные полосы, спектральные изменения в ряду молекул и при дейтерозамещении). Исследованы особенности структурных изменений в рассмотренных аценах при возбуждении и их динамика в ряду молекул.

БЕРЕЗИН К.В., НЕЧАЕВ В.В. — 2004 г.

Метод гибридного функционала плотности B3LYP с базисным набором 6-31G(d) использован для расчета структуры, частот нормальных колебаний и абсолютных ИК интенсивностей этилбактерио-хлорофиллида (А) (ЭБХЛ). Проведено масштабирование квантово-механических силовых постоянных по методу Пулаи. Получено эффективное силовое поле ЭБХЛ в независимых и зависимых естественных координатах. Проведено моделирование колебательного ИК спектра. На основании выполненного расчета интерпретирован экспериментальный ИК спектр бактериохлорофилла (А).

ЛОГИНОВ А.В., ТУПИЦЫН И.И. — 2004 г.

С помощью методов конфигурационного взаимодействия и теории возмущений вычислены и проанализированы вклады спиновой поляризации, валентных корреляций и релятивистских эффектов при расчете магнитно-дипольной константы сверхтонкой структуры уровня 6S 5/2 3d 54s 2 в спектре атома марганца.