Том 88, № 1 (2024)

Разработана аналитическая модель дифракции оптического излучения на мультиплексированных многослойных неоднородных дифракционных структурах, сформированных голографическим методом в фотополимеризующихся композициях с нематическими жидкими кристаллами, имеющих плавную оптическую неоднородность по толщине слоев. Путем численного расчета было показано, что при использовании приложенного электрического поля с различной полярностью к дифракционным слоям, а также варьируя азимутом поляризации считывающего пучка, угловая селективность дифрагированного пучка может трансформироваться с существенным смещением угловой селективности, что позволяет увеличить спектральную полосу пропускания в 4 раза по сравнению с обычными многослойными дифракционными структурами.

Применительно к разнообразным прикладным задачам рассмотрена группа вопросов об оптимизации характеристик вихревых световых пучков, использующихся в мультиплексных оптических системах. Предложен новый способ формирования систем сингулярных пучков с мелкомасштабными дислокационными образованиями, которые обеспечивают высокую степень устойчивости их структуры к влиянию дифракционных эффектов.

Рассматриваются возможные условия применения квантового формализма PT-симметрии при решении волнового уравнения в системах с псевдоэрмитовым гамильтонианом для определения структуры оптического поля и спектров излучения современных мощных лазерных диодов. Обсуждаются физические механизмы, влияющие на пространственное и спектральное разделение излучения на отдельные каналы генерации.

На основе метода моментов получена система уравнений на параметры продольно-поперечного импульса. Найдены критерий устойчивости таких сигналов и характерная длина, на которой вынужденное комбинационное рассеяние делает импульс неустойчивым.

Изучена динамика свободных носителей в зоне проводимости диэлектрика при его возбуждении фемтосекундным лазерным излучением ближнего инфракрасного диапазона. Продемонстрирована необходимость учета дисперсионного слагаемого в уравнении Фоккера-Планка, описывающего такую динамику.

С помощью численного моделирования показана возможность формирования (2D+1) малопериодных (3–5 осцилляций под огибающей) световых пуль в среде с квадратичной нелинейностью и аномальной дисперсией групповой скорости при генерации второй гармоники. Выявлено, что по мере уменьшения числа осцилляций под огибающей параметры таких двухчастотных солитонов изменяются.

Рассмотрена теоретическая модель взаимодействия одномерного предельно короткого оптического импульса с нелинейной средой полупроводниковых углеродных нанотрубок, которая имеет пространственную модуляцию показателя преломления в направлении распространения импульса (одномерный фотонный кристалл). Показаны результаты зависимости скорости одно- и двухфотонной ионизации от интенсивности коротковолнового импульса. Расчеты выполнены с учетом влияния дополнительных внешних электрического и магнитного полей на скорость фотоионизации.

Проведены теоретические и экспериментальные исследования генерации излучения в режиме умножения частоты на третьей гармонике в сильноточном гиротроне Ка-диапазона. В рамках трехмерного моделирования методом крупных частиц показано, что коэффициент нелинейной трансформации в W-диапазоне может достигать значений 0.5%. Представлены экспериментальные данные по регистрации излучения в данном диапазоне.

С помощью численных моделирований исследованы характеристики сверхширокополосной распределенной зондирующей системы для различных конфигураций сети и предложена ее оптимальная конфигурация. Показано, что разрешения по дальности и поперечной координате определяются характеристиками зондирующего импульса и могут достигать 2—3 сантиметров, что соответствует эффективному угловому разрешению в несколько десятков микрорадиан.

Предложена теоретическая модель для расчета фазовых H-T диаграмм редкоземельного ферримагнетика, которая учитывает влияние каждой из магнитных подрешеток и наведенной поверхностной анизотропии. Численно рассчитаны магнитные фазовые диаграммы. Наличие поверхностной анизотропии приводит к размытию линий фазового перехода второго рода между коллинеарными и угловой фазами, смещению трикритической точки, а также к возможности образования новых линий фазовых переходов.

В численном эксперименте сравниваются скорости тепловой абляции и формы объемных разрушений биоткани при воздействии на нее мощным фокусированным ультразвуком в ударно-волновых импульсно-периодических режимах в случае трех различных последовательностей облучения дискретных фокусов, расположенных внутри таргетного слоя на равномерной сетке.

В теории деформаций, общей для теории упругости, гидродинамики и электродинамики, закон сохранения для деформации контрольной фигуры содержит линейный, квадратичный и кубичный инварианты. Предельные переходы вывода уравнения неразрывности уничтожают квадратичный и кубичный инварианты в формуле коэффициента объемного расширения и в уравнении неразрывности. Из-за этого упрощения могут теряться описания некоторых режимов движения жидкостей и описания возможного поведения электромагнитных полей. Излагается процедура учета всех трех инвариантов в уравнениях гидродинамики и электродинамики. Для описания движений жидкости и поведения напряженности магнитного поля с учетом квадратичного и кубичного инвариантов предлагается использовать волновые дифференциальные уравнения второго и третьего порядков по времени.

Изучено распространение двумерных периодических капиллярно-гравитационных периодических возмущений свободной поверхности в вязкой равномерно стратифицированной жидкости, плотность которой зависит от солености. Показано, что существуют дополнительные компоненты течения, отсутствующие в модели идеальной жидкости. Получены выражения, описывающие тонкую структуру течения. Полученные дисперсионные соотношения равномерно сходятся к известным выражениям в предельных случаях.

Сердце эмбриона рыбы Danio rerio в возрасте 40—48 ч после оплодотворения было исследовано in vivo с помощью импульсного сканирующего акустического микроскопа в частотном диапазоне 50—100 МГц. Разработанная методика позволяет оценивать параметры сердечной деятельности в течение нескольких часов и наблюдать аномальное поведение сердца, такое как аритмия.