eng
Lasers & Laser Systems
Лазеры и лазерные системы
Yu. A. Adamenkov, M. A. Gorbunov, A. A. Kalacheva, V. A. Shaidulina, A. V. Yuriev, B. A. Vyskubenko
Generation of a Four-Level Laser with Optical Pumping on Metastable Argon Atoms DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.8.15
This paper describes laser generation obtained using a four-level scheme at a wavelength of 965 nm of an optically pumped rare gas laser (OPRGL) on the metastable argon atoms, and compares it with generation at the principal argon atomic line (912 nm). The experimental data were obtained in relation to the dependence of lasing power at a wavelength of 965 nm on the gas mixture flow rate and the discharge pulse repetition rate, as well as in relation to the dependence of lasing intensity on the time between two discharge pulses.
Generation of a Four-Level Laser with Optical Pumping on Metastable Argon Atoms DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.8.15
This paper describes laser generation obtained using a four-level scheme at a wavelength of 965 nm of an optically pumped rare gas laser (OPRGL) on the metastable argon atoms, and compares it with generation at the principal argon atomic line (912 nm). The experimental data were obtained in relation to the dependence of lasing power at a wavelength of 965 nm on the gas mixture flow rate and the discharge pulse repetition rate, as well as in relation to the dependence of lasing intensity on the time between two discharge pulses.
Ю. А. Адаменков, Б. А. Выскубенко, М. А. Горбунов, А. А. Калачева, В. А. Шайдулина, А. В. Юрьев
Генерация по четырехуровневой схеме лазера с оптической накачкой на метастабильных атомах аргона DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.8.15
В работе представлены лазерная генерация, полученная по четырехуровневой схеме на длине волны 965 нм лазера с оптической накачкой (ЛОНИГ) на метастабильных атомах аргона, и сравнение с генерацией на основной линии атома аргона – 912 нм. Экспериментально были получены зависимости мощности лазерной генерации на длине волны 965 нм от расхода газовой смеси и частоты следования импульсов разряда, а также зависимость интенсивности генерации от времени между двумя последовательными импульсами разряда.
Генерация по четырехуровневой схеме лазера с оптической накачкой на метастабильных атомах аргона DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.8.15
В работе представлены лазерная генерация, полученная по четырехуровневой схеме на длине волны 965 нм лазера с оптической накачкой (ЛОНИГ) на метастабильных атомах аргона, и сравнение с генерацией на основной линии атома аргона – 912 нм. Экспериментально были получены зависимости мощности лазерной генерации на длине волны 965 нм от расхода газовой смеси и частоты следования импульсов разряда, а также зависимость интенсивности генерации от времени между двумя последовательными импульсами разряда.
L. V. Gavrilenko, P. A. Bushuikin, D. I. Kuritsyn, E. E. Orlova, V. I. Gavrilenko, M. A. Fadeev, R. A. Khabibullin, A. A. Yantser, S. V. Morozov
Measurement of the Spatial Emission Pattern of a Wire THz Quantum Cascade Laser Using Longitudinal Movement of the Receiving Aperture DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.16.28
The spatial emission pattern of a quantum cascade laser (QCL) with a double metal waveguide with the subwavelength cross-sectional dimensions and a length significantly greater than the wavelength (wire laser) was examined using a hemispherical lens and a spacer (a plate separating the laser and the lens) in the laser’s near field and without them. The integrated emission power collected by an oversized waveguide with a circular aperture in a plane perpendicular to the longitudinal laser axis was measured as a function of the distance between the QCL and the receiver. A stepwise decrease in the received QCL emission power with increasing distance to the receiver was observed, specifying the radiance beam structure as the interference rings that extend beyond the receiving aperture’s field of view as it is moved away. When using the lens, a smooth longitudinal dependence of the received power was observed, demonstrating spatial separation of the interfering radiation contributions. The observed dependencies are in good agreement with the emission calculation of a wire laser in the model of two-point sources at its ends.
Measurement of the Spatial Emission Pattern of a Wire THz Quantum Cascade Laser Using Longitudinal Movement of the Receiving Aperture DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.16.28
The spatial emission pattern of a quantum cascade laser (QCL) with a double metal waveguide with the subwavelength cross-sectional dimensions and a length significantly greater than the wavelength (wire laser) was examined using a hemispherical lens and a spacer (a plate separating the laser and the lens) in the laser’s near field and without them. The integrated emission power collected by an oversized waveguide with a circular aperture in a plane perpendicular to the longitudinal laser axis was measured as a function of the distance between the QCL and the receiver. A stepwise decrease in the received QCL emission power with increasing distance to the receiver was observed, specifying the radiance beam structure as the interference rings that extend beyond the receiving aperture’s field of view as it is moved away. When using the lens, a smooth longitudinal dependence of the received power was observed, demonstrating spatial separation of the interfering radiation contributions. The observed dependencies are in good agreement with the emission calculation of a wire laser in the model of two-point sources at its ends.
Л. В. Гавриленко, П. А. Бушуйкин, Д. И. Курицын, Е. Е. Орлова, В. И. Гавриленко, М. А. Фадеев, Р. А. Хабибуллин, А. А. Янцер, С. В. Морозов
Измерение пространственной структуры излучения проволочного ТГц- квантово-каскадного лазера с помощью продольного перемещения приемной апертуры DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.16.28
Исследовалась пространственная структура излучения квантово-каскадного лазера (ККЛ) с двойным металлическим волноводом с субволновыми размерами поперечного сечения и длиной много больше длины волны (проволочного лазера) с использованием полусферической линзы и спейсера (разделяющей лазер и линзу пластинки) в ближнем поле лазера и без них. Проведены измерения зависимости интегральной мощности излучения, собранной сверхразмерным волноводом с круговой апертурой в плоскости, перпендикулярной продольной оси лазера, от расстояния между ККЛ и приемником. Получен ступенчатый спад принимаемой мощности излучения ККЛ с увеличением расстояния до приемника, что характеризует структуру пучка излучения в виде интерференционных колец, которые выходят из поля зрения принимающей апертуры при ее отодвигании. При использовании линзы наблюдалась плавная продольная зависимость принимаемой мощности, демонстрирующая пространственное разделение интерферирующих вкладов излучения. Наблюдаемые зависимости хорошо согласуются с расчетом излучения проволочного лазера в модели двух точечных источников на его торцах.
Измерение пространственной структуры излучения проволочного ТГц- квантово-каскадного лазера с помощью продольного перемещения приемной апертуры DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.16.28
Исследовалась пространственная структура излучения квантово-каскадного лазера (ККЛ) с двойным металлическим волноводом с субволновыми размерами поперечного сечения и длиной много больше длины волны (проволочного лазера) с использованием полусферической линзы и спейсера (разделяющей лазер и линзу пластинки) в ближнем поле лазера и без них. Проведены измерения зависимости интегральной мощности излучения, собранной сверхразмерным волноводом с круговой апертурой в плоскости, перпендикулярной продольной оси лазера, от расстояния между ККЛ и приемником. Получен ступенчатый спад принимаемой мощности излучения ККЛ с увеличением расстояния до приемника, что характеризует структуру пучка излучения в виде интерференционных колец, которые выходят из поля зрения принимающей апертуры при ее отодвигании. При использовании линзы наблюдалась плавная продольная зависимость принимаемой мощности, демонстрирующая пространственное разделение интерферирующих вкладов излучения. Наблюдаемые зависимости хорошо согласуются с расчетом излучения проволочного лазера в модели двух точечных источников на его торцах.
Optical Devices & Systems
Оптические устройства и системы
A. S. Voitov, M. P. Egorenko, V. S. Efremov
Liquid Doublet Design with an “Antigravity” Membrane DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.54.60
A design of a liquid doublet for optical systems has been developed that has the ability to compensate for gravitational distortions. During the development process, the liquid doublet designs were examined, and the physicochemical properties of the liquids used were investigated to minimize the gravity influence on the elastic membrane shape of the liquid doublets. When selecting the liquid combinations, special attention is paid to the parameters such as refractive index, dispersion coefficient, density, viscosity, and the dependencies between them. The results obtained in the form of line targets and angular resolution, demonstrate the feasibility of using a liquid doublet with an elastic membrane separating the liquids, although it is not final and require further research to minimize any spherical aberration in the optical system.
Liquid Doublet Design with an “Antigravity” Membrane DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.54.60
A design of a liquid doublet for optical systems has been developed that has the ability to compensate for gravitational distortions. During the development process, the liquid doublet designs were examined, and the physicochemical properties of the liquids used were investigated to minimize the gravity influence on the elastic membrane shape of the liquid doublets. When selecting the liquid combinations, special attention is paid to the parameters such as refractive index, dispersion coefficient, density, viscosity, and the dependencies between them. The results obtained in the form of line targets and angular resolution, demonstrate the feasibility of using a liquid doublet with an elastic membrane separating the liquids, although it is not final and require further research to minimize any spherical aberration in the optical system.
А. С. Войтов, М. П. Егоренко, В. С. Ефремов
Конструкция жидкостного дублета c «антигравитационной» мембраной DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.54.60
Разработана конструкция жидкостного дублета для оптических систем, обладающая возможностью компенсации гравитационных искажений. В ходе разработки рассматривались конструкции жидкостных дублетов, исследовались физико-химические свойства применяемых жидкостей с целью минимизации влияния гравитации на форму эластичной мембраны жидкостных дублетов. Особое внимание при выборе комбинаций жидкостей уделяется таким параметрам, как показатель преломления, коэффициент дисперсии, плотность, вязкость, а также выявлению зависимостей между ними. Результат в виде изображений штриховых мир и углового разрешения показывает целесообразность использования жидкостного дублета с эластичной мембраной, разделяющей жидкости, хотя и является не окончательным и требующим дальнейшего исследования по минимизации сферической аберрации оптической системы.
Конструкция жидкостного дублета c «антигравитационной» мембраной DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.54.60
Разработана конструкция жидкостного дублета для оптических систем, обладающая возможностью компенсации гравитационных искажений. В ходе разработки рассматривались конструкции жидкостных дублетов, исследовались физико-химические свойства применяемых жидкостей с целью минимизации влияния гравитации на форму эластичной мембраны жидкостных дублетов. Особое внимание при выборе комбинаций жидкостей уделяется таким параметрам, как показатель преломления, коэффициент дисперсии, плотность, вязкость, а также выявлению зависимостей между ними. Результат в виде изображений штриховых мир и углового разрешения показывает целесообразность использования жидкостного дублета с эластичной мембраной, разделяющей жидкости, хотя и является не окончательным и требующим дальнейшего исследования по минимизации сферической аберрации оптической системы.
Microwave Photonics
Радиофотоника
A. A. Kokolov, A. S. Koryakovtsev, D. V. Khodzhikov
An Optical Receiver with a DC 2.1 GHz Band Based on the Domestic CMOS Transimpedance Amplifier DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.44.52
The paper provides the results of development and experimental study of a transimpedance amplifier (TIA) integrated circuit based on 180 nm CMOS technology, as well as the frequency-response characteristics of a hybrid optical receiver that adops the developed TIA and domestic InGaAs p-i-n photodiode with a bandwidth of up to 7 GHz. According to the data obtained, the operating frequency band of the hybrid optical receiver at a wavelength of 1 550 nm is 2.1 GHz that is sufficient for a data transfer rate of 2.5 Gbit/s.
An Optical Receiver with a DC 2.1 GHz Band Based on the Domestic CMOS Transimpedance Amplifier DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.44.52
The paper provides the results of development and experimental study of a transimpedance amplifier (TIA) integrated circuit based on 180 nm CMOS technology, as well as the frequency-response characteristics of a hybrid optical receiver that adops the developed TIA and domestic InGaAs p-i-n photodiode with a bandwidth of up to 7 GHz. According to the data obtained, the operating frequency band of the hybrid optical receiver at a wavelength of 1 550 nm is 2.1 GHz that is sufficient for a data transfer rate of 2.5 Gbit/s.
А. А. Коколов, А. С. Коряковцев, Д. В. Ходжиков
Оптический приемник с полосой DC‑2,1 ГГц на основе отечественного КМОП трансимпедансного усилителя DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.44.52
Представлены результаты разработки и экспериментального исследования интегральной схемы трансимпедансного усилителя (ТИУ) на основе 180 нм КМОП технологии, а также частотные характеристики гибридного оптического приемника, в составе которого используется разработанный ТИУ и отечественный InGaAs p-i-n фотодиод с полосой пропускания до 7 ГГц. Согласно полученным данным на длине волны 1 550 нм рабочая полоса частот гибридного оптического приемника составляет 2,1 ГГц, что достаточно для скорости передачи данных 2,5 Гбит/с.
Оптический приемник с полосой DC‑2,1 ГГц на основе отечественного КМОП трансимпедансного усилителя DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.44.52
Представлены результаты разработки и экспериментального исследования интегральной схемы трансимпедансного усилителя (ТИУ) на основе 180 нм КМОП технологии, а также частотные характеристики гибридного оптического приемника, в составе которого используется разработанный ТИУ и отечественный InGaAs p-i-n фотодиод с полосой пропускания до 7 ГГц. Согласно полученным данным на длине волны 1 550 нм рабочая полоса частот гибридного оптического приемника составляет 2,1 ГГц, что достаточно для скорости передачи данных 2,5 Гбит/с.
Fiber Optic Devices & Technoligies
Волоконно-оптические устройства и технологии
S. S. Kogan, V. A. Konyshev, O. E. Nanii, I. I. Petrenko, V. N. Treshchikov, R. R. Ubaydullaev
New Modulation Formats for Coherent Fiber-optic Communication Networks. Part 1. Traditional and Hybrid Quadrature Modulation Formats DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.30.42
DP-nQAM modulation formats used in modern coherent fiber-optic transmission systems with digital signal processing are considered. In such formats, data is transmitted independently in two polarizations and using nQAM quadrature modulation in each of them, where n = 2k. The symbol efficiency of such modulation formats is equal to SmE = 2k. The disadvantage of traditional formats is the inability to implement intermediate values of symbol efficiency between two consecutive values. As a result, it is possible that the quality of the signal in the communication line, determined by the optical (electrical) signal-to-noise ratio, significantly exceeds the requirements for the format with SmE = 2k, but not enough to work with the SmE = 2 (k + 1) format. This article (Parts 1 and 2) discusses new modulation formats in which, for each polarization, 2k symbol values are used, as in traditional DP-nQAM formats, but the probabilities of different symbols appearing are different. When using such modulation formats, smooth adjustment of the SmE can be achieved, which allows for maximum bandwidth of the communication line at an arbitrary communication range.
New Modulation Formats for Coherent Fiber-optic Communication Networks. Part 1. Traditional and Hybrid Quadrature Modulation Formats DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.30.42
DP-nQAM modulation formats used in modern coherent fiber-optic transmission systems with digital signal processing are considered. In such formats, data is transmitted independently in two polarizations and using nQAM quadrature modulation in each of them, where n = 2k. The symbol efficiency of such modulation formats is equal to SmE = 2k. The disadvantage of traditional formats is the inability to implement intermediate values of symbol efficiency between two consecutive values. As a result, it is possible that the quality of the signal in the communication line, determined by the optical (electrical) signal-to-noise ratio, significantly exceeds the requirements for the format with SmE = 2k, but not enough to work with the SmE = 2 (k + 1) format. This article (Parts 1 and 2) discusses new modulation formats in which, for each polarization, 2k symbol values are used, as in traditional DP-nQAM formats, but the probabilities of different symbols appearing are different. When using such modulation formats, smooth adjustment of the SmE can be achieved, which allows for maximum bandwidth of the communication line at an arbitrary communication range.
С. С. Коган, В. А. Конышев, О. Е. Наний, И. И. Петренко, В. Н. Трещиков, Р. Р. Убайдуллаев
Новые форматы модуляции для когерентных волоконно-оптических сетей связи: Часть 1. Традиционные и гибридные форматы квадратурной модуляции DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.30.42
Рассмотрены форматы модуляции DP-nQAM, используемые в современных когерентных ВОСП. В этих форматах данные передаются независимо в двух поляризациях с использованием в каждой из них квадратурной модуляции nQAM, где n = 2k. Символьная эффективность таких форматов модуляции равна SmE = 2k. Недостатком традиционных форматов является невозможность реализации промежуточных значений символьной эффективности между двумя последовательными значениями. В результате возможна ситуация, когда качество сигнала в линии связи, определяемое отношением оптического (электрического) сигнал-шум, значительно превышает требования к формату SmE = 2k, но недостаточно для работы формата с SmE = 2 (k + 1). В статье (части 1 и 2) рассмотрены новые форматы модуляции, в которых по каждой поляризации также как и в традиционных DP-nQAM форматах используется 2k значений символов, однако вероятности появления различных символов неодинаковы. При использовании таких форматов модуляции может быть достигнуто плавное регулирование символьной эффективности SmE, что позволяет добиться максимальной пропускной способности линии связи при произвольной дальности связи.
Новые форматы модуляции для когерентных волоконно-оптических сетей связи: Часть 1. Традиционные и гибридные форматы квадратурной модуляции DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2026.20.1.30.42
Рассмотрены форматы модуляции DP-nQAM, используемые в современных когерентных ВОСП. В этих форматах данные передаются независимо в двух поляризациях с использованием в каждой из них квадратурной модуляции nQAM, где n = 2k. Символьная эффективность таких форматов модуляции равна SmE = 2k. Недостатком традиционных форматов является невозможность реализации промежуточных значений символьной эффективности между двумя последовательными значениями. В результате возможна ситуация, когда качество сигнала в линии связи, определяемое отношением оптического (электрического) сигнал-шум, значительно превышает требования к формату SmE = 2k, но недостаточно для работы формата с SmE = 2 (k + 1). В статье (части 1 и 2) рассмотрены новые форматы модуляции, в которых по каждой поляризации также как и в традиционных DP-nQAM форматах используется 2k значений символов, однако вероятности появления различных символов неодинаковы. При использовании таких форматов модуляции может быть достигнуто плавное регулирование символьной эффективности SmE, что позволяет добиться максимальной пропускной способности линии связи при произвольной дальности связи.
News
Новости