Когерентные и нелинейные явления в однородных и структурированных средах и в элементах фотоники при взаимодействии с интенсивным лазерным излучением и пучками заряженных частиц

Настоящий отчет является промежуточным за 2023 год по Госзаданию № FWGW-2022-0012 «Когерентные и нелинейные явления в однородных и структурированных средах и в элементах фотоники при взаимодействии с интенсивным лазерным излучением и пучками заряженных частиц». Проводились экспериментальные и теоретические исследования: столкновительного распада поляризационных моментов квантовых уровней методом стимулированного фотонного эха (СФЭ) в газе атомов 174Yb на переходе 0-1 (раздел 1.1); показателя преломления n и коэффициента экстинкции κ полупроводниковой гетероструктуры In0,2Ga0,8As/GaAs (раздел 1.2); поглощения и рассеяния света наночастицами вблизи границы раздела двух сред (раздел 1.3); двухфотонного и трехфотонного лазерного возбуждения ридберговских атомов и теории квантовых операций с ними (раздел 2.1); нелинейных атомных резонансов в спектроскопии насыщенного поглощения (раздел 2.2); процессов удвоения частоты лазерного излучения в фотоинтегрированных структурах (раздел 2.3); спектроскопии одиночных NV-центров в алмазах (раздел 2.4); квантовых коммуникаций с одиночными фотонами в атмосферной системе связи (раздел 2.5); усиления в сильнолегированных AlGaN:Si структурах (раздел 3.1); самоограниченной генерации на переходах ионов и атомов (раздел 3.2); генерации активных форм кислорода при взаимодействии холодной плазмы с биологическими объектами (раздел 3.3); созданию новой концепции функционирования тлеющего разряда (раздел 3.4). В результате исследований впервые показано, что: поляризационные свойства СФЭ на переходе 0-1 зависят от столкновений (1.1); для определения n и κ полупроводниковой гетероструктуры можно использовать спектры отражения и пропускания (1.2); найден метод, позволяющий быстро получить точные оценки спектра поглощения диполя вблизи границы раздела двух сред (1.3); может быть реализовано трехфотонное лазерное возбуждение одиночных ридберговских атомов и квантовые симуляции с ними (2.1); эффект когерентности магнитных подуровней формирует населенностей уровней и спектры нелинейных резонансов (2.2); для удвоения частоты при объёмном оптическом полинге показано синхронное фазово-согласованное разделение выходных сигналов (2.3); реализован интерферометр Хэнбери-Браун-Твисса на основе двух ФЭУ, работающих в режиме счета фотонов (2.4); осуществлена генерация «просеянного» квантового ключа на расстояние 20 м в атмосферном квантовом канале (2.5); для сильнолегированных гетероструктур AlxGa1-xN:Si найдены механизмы стимулированной эмиссии при излучательной рекомбинации неравновесных носителей зарядов (3.1); при частотах следования импульсов ≥100 кГц удельные энергетические характеристики CaII лазера превосходят энергетические параметры лазеров на атомарных переходах других металлов (3.2); тип инициирующего напряжения холодной плазменной струи позволяет менять уровень гидроксильного радикала ОН на поверхности объекта облучения (3.3); при минимизации примесей, независимо от материала холодных катодов и рабочей среды в «открытом» разряде наблюдаются S – образные вольт–амперные характеристики (3.4).