Nekotorye fundamental'nye i prikladnye aspekty sluchaynoy lazernoy generatsii (Minmobzor)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

В данной статье представлен обзор последних достижений в области случайной лазерной генерации в пространственно-неоднородных системах. Основное внимание уделяется случайным рамановским лазерам, генерации второй гармоники и генерации многофотонно-возбуждаемого лазерного излучения. В статье рассматриваются как фундаментальные принципы случайной лазерной генерации, так и наиболее интересные практические приложения, в частности, связанные с использованием случайных лазеров в качестве источников излучения для получения высококачественных изображений без спеклов, а также с медицинскими приложениями для диагностики и терапии. Также представлены недавние экспериментальные результаты авторов, в частности, по временным характеристикам случайного рамановского лазерного излучения.

Bibliografia

  1. A. Yariv, Quantum Electronics, 3rd edition, Wiley, N.Y. (2020).
  2. O. Svelto, Principles of lasers, Springer, N. Y. (2010), v. 1, p. 52.
  3. W. T. Silfvast and P. J. H. Tjossem, Am. J. Phys. 65, 932 (1997); doi: 10.1119/1.18690.
  4. A. L. Shawlow and C. H. Townes, Phys. Rev. 112(6), 1940 (1958); doi: 10.1103/PhysRev.112.1940.
  5. N. G. Basov and A. M. Prokhorov, JETP 27, 431 (1954).
  6. T. H. Maiman, Nature 4736, 493 (1960).
  7. A. Javan, W. R. Bennett, and D. R. Herriott, Phys. Rev. Lett. 6(3), 106 (1961).
  8. E. Snitzer and R. Woodcock, Appl. Phys. Lett. 6(3), 45 (1965); doi: 10.1063/1.1754157.
  9. R. N. Hall, Solid State Electron. 6, 405 (1963); doi: 10.1016/0038-1101(63)90024-8.
  10. R. V. Ambartsumyan, N. G. Basov, P. G. Kryukov, and V. S. Letokhov, IEEE J. Quantum Electron. QE-2(9), 442 (1966).
  11. V. S. Letokhov, Sov. Phys. JETP 26, 835 (1967).
  12. R. V. Ambartsumyan, N. G. Basov, P. G. Kryukov, and V. S. Letokhov, Prog. Quantum Electron. 107 (1970).
  13. G. V. Peregudov, E. N. Ragozin, and V. A. Chirkov, Sov. JETP 63, 421 (1972).
  14. V. M. Markushev, V. F. Zolin and Ch. M. Briskina, Sov. J. Quantum Electron. 13, 427 (1986).
  15. N. M. Lawandy, R. M. Balachandran, A. S. L. Gomes, and E. Sauvain, Nature 368, 436 (1994).
  16. N. M. Lawandy, R. M. Balachandran, and A. Lagendijk, Nature 373(6511), 204 (1995).
  17. D. S. Wiersma, P. Bartolini, A. Lagendijk, and R. Righini, Nature 390(6661), 671 (1997).
  18. H. Cao, Y. G. Zhao, S. T. Ho, E. W. Seelig, Q. H. Wang, and R. P. H. Chang, Phys. Rev. Lett. 82, 2278 (1999).
  19. H. Cao, J. Phys. A. Math. Gen. 38, 10497 (2005); doi: 10.1088/0305-4470/38/49/004.
  20. A. N. Azmi, W. Z. W. Ismail, H. A. Hassan, M. M. Halim, N. Zainal, O. L. Muskens, and W. M. W. A. Kamil, ACS Sensors 7(14), 914 (2022).
  21. A. S. L. Gomes, A. L. Moura, C. B. de Araujo, and E. P. Raposo, Progress in Quantum Electronics 78, 100343 (2021).
  22. V. M. Papadakis, A. Stassinopoulos, D. Anglos, S. H. Anastasiadis, E. P. Giannelis, and D. G. Papazoglou, J. Opt. Soc. Am. B 24(1), 31 (2007).
  23. X. Wu and H. Cao, Phys. Rev. A – At. Mol. Opt. Phys. 77, 013832 (2008).
  24. R. Corey, M. Kissner, and P. Saulnier, Am. J. Phys. 63, 560 (1995).
  25. N. M. Estakhri, N. Mohammadi Estakhri, and T. B. Norris, Sci. Rep. 12(1), 22256 (2022).
  26. V. A. Zubov, G. B. Peregudov, M. M. Sushchinskii, V. A. Chirkov, and T. K. Shuvalov, Soviet JETP Lett. 5, 150 (1967).
  27. Q. Baudouin, N. Mercadier, V. Guarrera, W. Guerin, and R. Kaiser, Nature Phys. 9, 357 (2013).
  28. Y. J. Lee, T. W. Yeh, P. Nagarjuna, C. C. Tseng, and J. Y. Yi, APL Mater. 7, 061105 (2019).
  29. X. Li, H. Liu, X. Xu, B. Yang, H. Yuan, J. Guo, F. Sang, and Y. Jin, ACS Appl. Mater. Interfaces 12(8), 10050 (2020).
  30. M. Trivedi, D. Saxena, W. K. Ng, R. Sapienza, and G. Volpe, Nature Phys. 18(8), 939 (2022).
  31. S. F. Umanskaya, M. A. Shevchenko, N. V. Tcherniega, A. N. Maresev, A. A. Matrokhin, M. A. Karpov, and V. V. Voronova, J. Russ. Laser Res. 44(6), 691 (2023).
  32. P. P. Donahue, C. Zhang, N. Nye, J. Miller, C. Y. Wang, R. Tang, D. Christodoulides, C. D. Keating, and Z. Liu, ACS Nano 12, 7343 (2018).
  33. C. Y. Tsai, Y. M. Liao, W. C. Liao, W. J. Lin, P. Perumal, H. H. Hu, S. Y. Lin, C. H. Chang, S. Y. Cai, T. M. Sun, H. I. Lin, G. Haider and Y. F. Chen, Adv. Mater. Technol. 2, 1700170 (2017).
  34. E. S. Leong, S. F. Yu, A. Abiyasa, and S. P. Lau, Appl. Phys. Lett. 88, 091116 (2006).
  35. C. Wu, P. Tsay, H. Cheng, and S. Bai, J. Appl. Phys. 95, 417 (2004).
  36. Y. Ni, L. Gao, A. Miroshnichenko, and C. Qiu, Opt. Express 21, 8091 (2013).
  37. G. Qu, X. Zhang, S. Li, L. Lu, J. Gao, B. Yu, S. Wu, Q. Zhang, and Z. Hu, Phys. Chem. Chem. Phys. 25, 48 (2023).
  38. L. Ye, C. Zhao, Y. Feng, B. Gu, Y. Cui, and Y. Lu, Nanoscale Res. Lett. 12, 1 (2017).
  39. H. W. Shin, S. Y. Cho, K. H. Choi, S. L. Oh, and Y. R. Kim, Appl. Phys. Lett. 88, 86 (2006).
  40. A. Yu. Bazhenov, M. M. Nikitina, D. V. Tsarev, and A. P. Alodjants, JETP Lett. 117(11), 814 (2023).
  41. D. V. Tsarev, E. S. Morugin, and A. P. Alodjants, JETP Lett. 120(5), 315 (2024).
  42. J. Andreasen, A. A. Asatryan, L. C. Botten, M. A. Byrne, H. Cao, L. Ge, L. Labonte, P. Sebbah, A. D. Stone, H. E. Tureci, and C. Vanneste, Adv. Opt. Photonics 3, 88 (2011).
  43. Yu. V. Yuanov, A. A. Zyablovsky, E. S. Andrianov, I. V. Doronin, A. A. Pukhov, A. P. Vinogradov, and A. A. Lisyansky, JETP Lett. 112(11), 688 (2020).
  44. M. Gaio, D. Saxena, J. Bertolotti, D. Pisignano, A. Camposeo, and R. Sapienza, Nat. Commun. 10, 226 (2019).
  45. L. M. Massaro, S. Gentilini, A. Portone, A. Camposeo, D. Pisignano, C. Conti, and N. Ghofraniha, ACS Photonics 8(1), 376 (2021).
  46. V. S. Letokhov, IEEE J. Quantum Electron. 8, 615 (1972).
  47. M. A. Johnson, M. A. Betz, R. A. McLaren, E. C. Sutton, and C. H. Townes, ApJ 208, L145 (1976)
  48. Q. Song, Z. Xu, S. H. Choi, X. Sun, S. Xia, O. Akkus, and Y. L. Kim, Biomed. Opt. Express 5, 1401 (2010).
  49. Q. Song, S. Xiao, Z. Xu, J. Liu, X. Sun, V. Drachev, V. Shalaev, O. Akkus, and Y. L. Kim, Opt. Lett. 35(9), 1425 (2010).
  50. D. Huang, M. Xu, X. Liu, M. Yang, T. Yi, C. Wang, T. Li, and S. Liu, Laser Phys. Lett. 13, 065603 (2016).
  51. R. C. Polson and Z. V. Vardeny, Appl. Phys. Lett. 85(7), 1289 (2004).
  52. Y. Wang, Z. Duan, Z. Qiu, P. Zhang, J. Wu, D. Zhang and T. Xiang, Sci. Rep. 7, 8385 (2017).
  53. D. Zhang, Y. Wang, J. Tang, and H. Mu, J. Appl. Phys. 125, 203102 (2019).
  54. S. de Armas-Rillo, F. Fumagallo-Reading, D. Luis-Ravelo, B. Abdul-Jalbar, T. Gonzalez-Hernandez, and F. Lahoz. Sensors 21, 3825 (2021).
  55. W. Z. Wan Ismail, G. Liu, K. Zhang, E. M. Goldys, and J. M. Dawes. Opt. Express 24(2), A85 (2016).
  56. X. Meng, J. Ma, K. Xie, L. Hong, J. Zhang, and Z. Hu, Opt. Mater. 115, 111027 (2021).
  57. Y. Hou, Z. Zhou, C. Zhang, J. Tang, Y. Fan, F.-F. Xu, and Y. S. Zhao, Sci. China Mater. 64, 2805 (2021).
  58. Y.-J. Lee, C.-Y. Chou, Z.-P. Yang, T. B. H. Nguyen, Y.-C. Yao, T.-W. Yeh, M.-T. Tsai, and H.-C. Kuo, Nanoscale 10(22), 10403 (2018).
  59. V. D. Ta, D. T. Le, T. L. Ngo, and X. T. Nguyen, Opt. Commun. 524, 128594 (2022).
  60. W. Gao, T. Wang, J. Xu, P. Zeng, W. Zhang, Y. Yao, C. Chen, M. Li, and S. F. Yu, Small 17(39), 2103065 (2021).
  61. J. Tong, X. Shi, L. Niu, X. Zhang, C. Chen, L. Han, S. Zhang, and T. Zhai, Nanotechnology 31(46), 465204 2020.
  62. B. Redding, M. A. Choma, and H. Cao, Nat. Photonics 6, 355 2012.
  63. S. W. Chen, J. Y. Lu, B. Y. Hung, M. Chiesa, P. H. Tung, J. H. Lin, and T. C. K. Yang, Opt. Express 29(2), 2065 (2021).
  64. Y. Wan, Z. Li, Z. Liu, Y. Yang, H. Wang, X. Liu, and Y. Cai, Nanophotonics 12(23), 4307 (2023).
  65. Z. Xie, K. Xie, T. Hu, J. Ma, J. Zhang, R. Ma, and Z. Hu, Opt. Express 28(4), 5179 (2020).
  66. B. H. Holkr, J. V. Thompson, J. N. Bixler, D. T. Nodurft, G. D. Noojin, B. Redding, and V. V. Yakovlev, Sci. Rep. 7(1), 44572 (2017).
  67. C. Hou, M. Kuo, P. Lin, M. Wu, C. Huang, T. Lin, and Y. Chen, Optics & Laser Technology 170, 110173 (2024).
  68. B. H. Holkr, J. N. Bixler, and V. V. Yakovlev, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 117(2), 681 (2014).
  69. B. H. Holkr, A. Cerjan, J. V. Thompson, L. Yuan, S. F. Liew, J. N. Bixler, and V. V. Yakovlev, Nonlinear Frequency Generation and Conversion: Materials, Devices, and Applications XV, SPIE (2016), v. 9731, p. 149; doi: 10.1117/12.2212911.
  70. B. H. Holkr, J. N. Bixler, M. T. Cone, J. D. Mason, H. T. Beier, G. D. Noojin, and V. V. Yakovlev, Nat. Commun. 5(1), 4356 (2014).
  71. M. A. Shevchenko, K. I. Zemskov, M. A. Karpov, A. D. Kudryavtseva, A. N. Maresev, N. V. Tcherniega, and S. F. Umanskaya, Opt. Commun. 508, 127795 (2022).
  72. A. A. Matrokhin, M. A. Shevchenko, S. F. Umanskaya, M. V. Tareeva, A. D. Kudryavtseva, and N. V. Tcherniega, Photonics 9(10), 705, (2022).
  73. M. A. Shevchenko, S. F. Umanskaya, S. D. Abdurakhmonov, N. V. Tcherniega, and S. S. Gras'kin, Bull. Lebedev Phys. Inst. 49, 55 (2022).
  74. M. A. Shevchenko, S. F. Umanskaya, K. I. Zemskov, N. V. Tcherniega, and A. D. Kudryavtseva, IEEE J. Quantum Electron. 60(2), 1 (2024).
  75. K. Lee and N. M. Lawandy, Appl. Phys. Lett. 78(6), 703 (2001).
  76. G. Qin, R. Jose, and Y. Ohishi, J. Appl. Phys. 101(9) (2007).
  77. R. Mondal and G. Kumaraswamy, Materials Advances 3(7), 3041 (2022).
  78. A. Tulek, R. C. Polson, and Z. V. Vardeny, Nat. Phys. 6, 303 (2010).
  79. J. Tian, G. Weng, Y. Wang, X. Hu, S. Chen, and J. Chu, ACS Appl. Nano Mater. 2, 1909 (2019).
  80. P. Srisamran, P. Pewkhom, S. Boonsit, P. Kalasuwan, P. van Dommelen, and C. Daengngam, J. Phys.: Conf. Ser. 1719, 012083 (2021).
  81. Z. Xu, H. Zhang, C. Chen, G. Aziz, J. Zhang, X. Zhang, J. Deng, T. Zhai, and X. Zhang, RSC Adv. 9, 28642 (2019).
  82. V. S. Gurumaluri, S. R. Krishnan, and C. Vijayan, Opt. Lett. 43, 5865 (2018).
  83. Y. Wan and L. Deng, Appl. Sci. 10, 199 (2019).
  84. B. C. Lima, A. S. L. Gomes, P. I. R. Pincheira, A. L. Moura, M. Gagne, E. P. Raposo, C. B. de Araujo, and R. Kashyap, J. Opt. Soc. Am. B 34, 293 (2017).
  85. A. Ghasempour Ardakani and M. Shahvandpour, Phys. B 616, 413133 (2021).
  86. N. Padiyakkuth, R. Antoine, and N. Kalarikkal, Opt. Mater. 129, 112408 (2022).
  87. D. Cao, D. Huang, X. Zhang, S. Zeng, J. Parbey, S. Liu, C. Wang, T. Yi, and T. Li, Laser Phys. 28, 25801 (2018).
  88. M. C. A. De Oliveira, L. De Souza Menezes, P. I. R. Pincheira, C. Rojas-Ulloa, N. R. Gomez, H. P. De Oliveira, and A. S. Leonidas Gomes, Nanoscale Adv. 1, 728 (2019).
  89. L. F. Sciuti, L. A. Mercante, D. S. Correa, and L. De Boni, J. Lumin. 224, 117281 (2020).
  90. V. D. Ta, T. T. Nguyen, T. H. L. Nghiem, H. N. Tran, A. T. Le, N. T. Dao, P. D. Duong, and H. H. Mai, Opt. Commun. 475, 126207 (2020).
  91. B. Xu, Z. Gao, Y. Wei, Y. Liu, X. Sun, W. Zhang, X. Wang, Z. Wang, and X. Meng, Nanoscale 12, 4833 (2020).
  92. X. Shi, Y. Bian, J. Tong, D. Liu, J. Zhou, and Z. Wang, Opt. Express 28, 13576 (2020).
  93. X. Li, H. Liu, X. Xu, B. Yang, H. Yuan, J. Guo, F. Sang, and Y. Jin, ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 10050 (2020).
  94. M. C. A. de Oliveira, F. W. S. de Sousa Jr., F. A. Santos, L. M. G. Abegao, M. A. R. C. Alencar, J. J. Rodrigues Jr., and H. P. de Oliveira, Opt. Mater. 101, 109722 (2020).
  95. M. Gaio, D. Saxena, J. Bertolotti, D. Pisignano, A. Camposeo, and R. Sapienza, Nat. Commun. 10, 1 (2019).
  96. T. Naruta, T. Akita, Y. Uchida, D. Lisjak, A. Mertelj, and N. Nishiyama, Opt. Express. 27, 24426 ( 2019).
  97. P. Rafieipour, A. G. Ardakani, and F. Daneshmand, Laser Phys. 30, 115003 (2020).
  98. D. Zhang, Y. Wang, J. Tang, and H. Mu, J. Appl. Phys. 125, 203102 (2019).
  99. M. Hohmann, D. Dorner, F. Mehari, C. Chen, M. Spath, S. Muller, H. Albrecht, F. Klampfl, and M. Schmidt, Biomed. Opt. Express. 10, 807 (2019).
  100. T.-H. Yang, C.-W. Chen, H.-C. Jau, T.-M. Feng, C.-W. Wu, C.-T. Wang, and T.-H. Lin, Appl. Phys. Lett. 114, 191105 (2019).
  101. H. Lu, L. Yang, L. Xia, J. Kong, M. Xu, J. Zhu, L. Qiu, and Z. Hu, Liq. Cryst. 48, 255 (2021).
  102. Y. Sakurayama, T. Onodera, Y. Araki, T. Wada, and H. Oikawa, RSC Adv. 11, 32030 (2021).

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».