Оптические переходные эффекты в примесных кристаллах при наличии внешних неоднородных электромагнитных полей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ
|
Гарнаева, Гузель Ильдаровна
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Казань
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2009
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.05
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
□03481803
На правах рукога
Гарнаева Гузель Ильдаровна
ОПТИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ПРИМЕСНЫХ КРИСТАЛЛАХ ПРИ НАЛИЧИИ ВНЕШНИХ НЕОДНОРОДНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
Специальность 01.04.05 - оптика
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
~ ^ с " - ' I и • • ■ ■
Казань - 2009
003481803
Работа выполнена на кафедре общей и экспериментальной физики
физического факультета Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет»
Научный руководитель -
доктор физико-математических наук, профессор
Нефедьев Леонид Анатольевич
Официальные оппоненты:
доктор физико-математических наук, профессор
Сазонов Сергей Владимирович
кандидат физико-математических наук Калачев Алексей Алексеевич
Ведущая организация - Ульяновский государственный
университет
Защита состоится « » 200«^ г. в часов
на заседании Диссертационного Сове/а Д 212.081.07 в Казанском государственном университете им. В.И. Ульянова-Ленина по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18.
С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. Н.И. Лобачевского Казанского государственного университета.
Автореферат разослан « » 200 ^ т.
Ученый секретарь
диссертационного совета, п
доктор физико-математических наук^амалова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы
Изучение когерентных взаимодействий коротких лазерных импульсов с резонансными средами и разработка систем оптической обработки информации относятся к перспективным разделом физики. Оптические переходные процессы могут быть использованы при создании эхо-процессоров и оптической памяти большой ёмкости. Это связано с тем, что фотонное эхо может служить способом запоминания, преобразования и воспроизведения пространственно-временной структуры возбуждающих импульсов, что представляет интерес для разработки систем оптической памяти и оптической обработки информации. С этой точки зрения наиболее перспективным является долгоживущее фотонное эхо, наблюдаемое в кристаллах ван-флековских парамагнетиков, активированных редкоземельными ионами. Поскольку сама возможность долговременного хранения информации в таких кристаллах связана с процессами релаксации между сверхтонкими подуровнями основного электронного состояния редкоземельных ионов, весьма актуальным является исследование долгоживущего фотонного эха с учетом релаксационных процессов данного типа. Особый интерес представляет исследование многоимпульсных режимов долгоживущего фотонного эха, а именно, процессов аккумулированной записи и многократного считывания информации.
Создание оптических запоминающих устройств и процессоров на основе фотонного эха требует разработки физических принципов функционирования, включающих методы стирания записанной информации. Существуют различные методы стирания информации, основанные на устранении пространственно-частотной модуляции населенности резонансных уровней путем воздействия на систему определенной последовательностью оптических импульсов. Однако все предложенные схемы стирания информации довольно сложны для их осуществления. Кроме того, процесс стирания информации оказывается энергетически невыгодным, так как для его осуществления необходима энергия такого же порядка, что и для записи. С этой точки зрения более выгодным может оказаться не стирание, а «запирание» эхо-голографической информации, т.е. создание таких условий, при которых информация не может проявиться в виде оптического отклика резонансной среды.
Диссертационная работа посвящена теоретическому исследованию особенностей формирования откликов фотонного эха в примесных кристаллах в условиях приложения внешних неоднородных электромагнитных полей и разработке схем многоканальной записи информации на принципе «запирания» сигналов фотонного эха.
Ранее экспериментально исследовалось влияние градиентов электрических полей на поведение фотонного эха, однако теоретического обоснования полученных результатов не было дано. Поэтому тема диссертационной работы является актуальной, поскольку восполняет данный пробел.
Цель работы
Цель работы состоит в теоретическом исследовании закономерностей формирования откликов фотонного эха в примесных кристаллах при воздействии внешних неоднородных электромагнитных полей и разработке схем многоканальной записи информации на основе «запирания» сигналов фотонного эха.
Научная новизна
1. Показано, что при воздействии на резонансную среду пространственно-неоднородного электрического поля возникает обратимое разрушение фазовой памяти резонансной среды, проявляющемся в изменении частотно-временной корреляции неоднородного уширения.
2. Обнаружена возможность управления эффективностью запирания информации в режиме стимулированного фотонного эха (СФЭ) путём варьирования величины градиента внешнего неоднородного электрического поля.
3. Рассмотрены формирование откликов долгоживущего фотонного эха (ДФЭ) и эффективность запирания информации при различных схемах воздействия на резонансную среду пространственно неоднородных электрических полей.
4. Исследованы формирование откликов ДФЭ и эффективность запирания информации при воздействии нерезонансного лазерного излучения.
5. Показано, что частотно-временная корреляция неоднородного уширения на различных временных интервалах зависит от изменений взаимной ориентации градиентов электрических полей, т.е. возможно обратимое разрушение фазовой памяти резонансной среды с дальнейшим её восстановлением.
6. Использование взаимной пространственной ориентации градиентов электрических полей в качестве ассоциативного ключа доступа к записанной информации позволяет создавать большое количество независимых каналов записи информации.
Практическая ценность
Практическая значимость работы заключается в получении результатов, которые могут быть использованы для разработки эхо-процессоров, оптической памяти, ассоциативной и многоканальной записи информации.
Проведенные исследования помимо чисто научного интереса направлены на поиск новых способов увеличения плотности записи информации оптических запоминающих устройств на базе фотонного эха.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Уменьшение частотно-временной корреляции неоднородного уширения при воздействии внешних неоднородных электромагнитных полей приводит к эффекту запирания сигналов фотонного эха.
2. Запирание информации в отклике фотонного эха происходит при небольших углах взаимной ориентации внешних неоднородных электромагнитных полей.
3.Использование взаимной пространственной ориентации неоднородных электромагнитных полей в качестве ассоциативного ключа доступа к записанной информации приводит к большому количеству независимых каналов записи.
4.Воздействие двух электрических полей с противоположно направленными градиентами на разных временных интервалах после возбуждающего лазерного импульса приводит к возникновению одноимпульсного градиентного (штарковского) эха.
Достоверность
Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается применением хорошо зарекомендовавших себя современных точных и приближенных теоретических методов в сочетании с численным моделированием, основанным на использовании специализированного программного обеспечения. Ряд теоретических результатов хорошо согласуется с соответствующими экспериментальными данными.
Апробация основных результатов
Результаты диссертационной работы докладывались на следующих 8 международных конференциях: восьмой Международной молодежной научной школе «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (г. Казань, 2004г.), III Международном оптическом конгрессе «Оптика - XXI век», конференции «Фундаментальные проблемы оптики - 2004» (г. Санкт-Петербург, 2004г.), III Международной конференции «Фундаментальные проблемы физики» (г. Казань, 2005г.), III Международном симпозиуме по фотонному эху и когерентной спектроскопии (ФЭКС - 2005) (г. Калининград (Светлогорск), 2005г.), IV Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2005» (г. Санкт-Петербург, 2005г.), десятой Международной молодежной научной школе «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (г. Казань, 2006г.), двенадцатой Международной молодежной научной школе «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (г. Казань, 2008г.), V Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики» «ФПО - 2008» (г. Санкт-Петербург, 2008г.)
Публикации
Основные результаты диссертации изложены в 15 печатных работах, в том числе 5 печатных работ опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Список публикаций приведен в разделе «список литературы».
Личный вклад автора
Диссертант вместе с научным руководителем участвовал в постановке задач и обсуждении полученных результатов. Основные результаты расчетов получены лично диссертантом.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Работа изложена на 159 страницах текста, включая 44 рисунка и список литературы из 118 наименований.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы ее цель, задачи и основные положения, выносимые на защиту.
Первая глава содержит краткий обзор, в котором рассмотрены некоторые разновидности фотонного эха, представляющие наибольший практический интерес. Особое внимание уделено долго-живущему фотонному эху, а также формированию долгоживущего
фотонного эха в кристалле ¿а^ : Рг3+ .
Кроме того, в ней рассмотрены основы создания эхо-процессоров и оптической памяти. Рассматриваются процессы записи, хранения, кодирования, считывания информации в режиме долгоживущего фотонного эха, а также проблема стирания информации. Показано, что более выгодным оказывается не стирание, а «запирание» эхо-голографической информации.
Во второй главе развит математический формализм, пригодный для описания формирования переходных явлений при наличии внешних неоднородных электромагнитных полей. Получены выражения для матрицы плотности в двухуровневом приближении.
Исследована эффективность «запирания» информации и частотно-временной корреляции неоднородно уширенной линии при формировании стимулированного фотонного эха в двухуровневой среде при воздействии на нее неоднородного электрического поля и рассмотрена эффективность запирания стимулированного фотонного эха.
В работах [А1, А2, АЗ] был впервые рассмотрен процесс формирования откликов фотонного эха в зависимости от величины частотно-временной корреляции неоднородного уширения на разных временных интервалах при воздействии внешних пространственно неоднородных электрических полей (рис. 1).
Частотно-временная корреляция неоднородно уширенной линии резонансного перехода связана с жёстким соответствием отдельных "монохромат" линии на различных временных интервалах. Каждая "монохромата" неоднородно уширенной линии образуется совокупностью атомов (молекул, ионов), находящихся в одинаковых условиях (например, локальные поля в твёрдом теле), но распределённых в объёме образца случайным образом.
цЛ/* «—►
й1
Д12
«—»
йз
42
43
2x12+ ^23
Рмс. 1. Схема возбуждения СФЭ при наличии внешних неоднородных электрических полей
При воздействии неоднородного электрического поля каждый ый оптический центр, принадлежащий данной монохромате, получает дополнительный частотный сдвиг е (штарк-эффект), зависящий от его пространственного местоположения в образце:
*(дГ„гу) = сш
где Сш - штарковский коэффициент, Е1 - напряженность электрического поля при г. = 0.
В этом случае частотно-временной коэффициент корреляции неоднородного уширения имеет вид [АЗ]:
л(дг1,дг2) =
1 +Г г(^(Аг1'А'~?(Дг1 )Х/(Лг2'-*(Атг)) (Л ЛЧ-м
= -] ]-/ И ч-я^МД^Д,
V -ъ V °ЛАг1 7°Г\Аг2 /
где
Я] (>0 > ¿'(а) ~ распределения оптических центров по координатам и частотам,
г(дг,.) = - | ]7(Дг,-, Д, г )я(д)^д ,
V -00 V
1 +сс
С72(аг. ) = - | Д/(дг;., Д,г) - г(дг;. ))2 (?)я(д)^д .
V -со V
На рис. 2 представлена зависимость коэффициента частотно-временной корреляции неоднородного уширения от величины градиента внешнего электрического поля.
Я
0.9999 0.9938 0.9997 0.9996 0.9995 0.99М 0 9993
0 10 20 30 40 60 60 70 60 90 100 " - ■ СМ \
йг
Рис. 2. Частотно-временная корреляция неоднородного уширения: зависимость коэффициента частотно-временной корреляции от величины градиента внешнего электрического поля на временном интервале г, 2 между первым и вторым возбуждающими лазерными импульсами (С,„ = 100^у ч) / В ■ см
Уравнение для одночастичной матрицы плотности во вращающейся системе координат имеет вид
др
at п
„ ~ , , ^ -Ш су Ш -Ш
где Вц = Н0 + ^ - М, Н„ = е Н0е , ^ = е Уце .
Здесь А - матрица перехода во вращающуюся систему координат, V - оператор взаимодействия с г)-ым лазерным импульсом,
Н0 - гамильтониан оптического центра во внешнем неоднородном электрическом поле.
Эффективность "запирания" (воспроизведения) информации в отклике ДФЭ можно оценить из выражения:
где напряженность электрического поля отклика в волновой зоне определяется как
e(r,í) = -г[(dj (/')) х й]х «,
J С Ü-Г;
R -
где í' = t~--—, (d{tf) = Sp{dp{t^}, 7j - радиус-вектор ме-
R
cтoпoлoжeнияJ-гo оптического центра, n
R
Напряжённость электрического поля отклика будет иметь вид [А7]:
f 0Х /(а^.А.г) . в{
COS-+ (-sin-
vСФЭ
I т-
г
-mV
h ldsQ 0l -sin — x
V
2 6\ 2 j
в\
ехр{г[(£ + kx - k2 - ky )r + (r[2 -
- (т12 + с - c3 ~ C4 )/(аг2 , a, Г ) - a(í3 + C4 )]}g(A)dMr,
где в^ = О'ц^п ~ площадь г] -го лазерного импульса, - временные интервалы между началом (концом) воздействия неоднородного внешнего возмущения и возбуждающего лазерного импульса.
На рис. 3 представлена эффективность запирания сигнала СФЭ при воздействии линейного градиента внешнего электрического поля на временном интервале между первым и вторым возбуждающими лазерными импульсами.
Рис. 3. Эффективность запирания сигнала СФЭ
Из сравнения рис. 2 и 3 следует, что эффективность запирания информации чрезвычайно чувствительна даже к незначительному изменению величины частотно-временной корреляции неоднородного уширения. Однако фазовая память системы может частично
восстанавливаться при определённых значениях |у£|, что следует
из характера зависимости интенсивности СФЭ от ¡У£| (рис. 3). Таким образом, наибольшая эффективность запирания информации может быть достигнута лишь при определённых значениях величины градиента ¡У£|.
Интерес представляет также эффект запирания информации при воздействии внешних нерезонансных электромагнитного полей
В третьей главе развита теория формирования стимулированного фотонного эха при наличии внешних неоднородных электромагнитных полей. Исследована зависимость частотно-временной корреляции неоднородного уширения и эффективность запирания информации от величины внешнего неоднородного электромагнитного поля при различных схемах возбуждения сигналов эха. Проведено сравнение эффективности запирания информации при воздействии на среду нерезонансных стоячих волн или бегущих волн с искусственно созданной пространственной неоднородностью.
Нерезонансные явления связаны с виртуальными переходами атомного электрона. Различие между виртуальными и реальными переходами определяется временем жизни г атома в промежуточном состоянии.
Чтобы не учитывать изменение волновой функции атома после воздействия нерезонансного возмущения, необходимо, чтобы время жизни промежуточных виртуальных состояний г было гораздо меньше рассматриваемых временных интервалов при формировании СФЭ, что и выполняется в оптической области частот.
Зависимость е от местоположения оптического центра в образце связана с пространственной неоднородностью нерезонансного лазерного излучения. Такая неоднородность возникает, например, при воздействии стоячей волны. В этом случае [2, 3] изменение энергии уровня оптического центра
а>т- частоты переходов с уровня и на возмущающие уровни 5, к»« I ~ матРичные элементы дипольного момента, к - волновой вектор,
Е0 - амплитуда напряженности электрического поля стоячей волны.
[А7].
2
где
Полагая, что наибольшему сдвигу подвержен один из резонансных уровней, соответствующих неоднородно уширенной линии и со « cons, дополнительный частотный сдвиг будет иметь вид:
/y(VA,ry)=A + *(Vr,), (1)
где е{г7, г, ) « С^Е^ cos2 (k^j ).
Для этого случая эффективность запирания сигнала СФЭ представлена на рис. 4.
I [ота. ед.]
0.9 052 0,94 0,96 от 1 102 1,04 1,0« 1,0 § Ы
1 h
Рис. 4. Зависимость интенсивности СФЭ от соотношения частот нерезонансных стоячих волн
Из рис. 4 следует, что в случае воздействия на разных временных интервалах нерезонансных стоячих волн с разными частотами, эффективность запирания информации оказывается зависящей от соотношения их частот, что может быть использовано при создании независимых каналов записи и воспроизведения информации.
Четвертая глава посвящена изучению угловых закономерностей запирания информации при наличии линейных градиентов внешнего
неоднородного электрического поля, а также управлению эффективностью запирания сигналов при наличии ассоциативной оптической памяти и многоканальной записи информации (в зависимости от взаимной ориентации пространственно неоднородных электромагнитных полей). Аккумулированное эхо формируется путем подачи пар импульсов, в один из которых можно вводить информацию. Для извлечения определенной информации предложено между парами импульсов воздействовать неоднородным полем с определенным направлением градиента с последующим извлечением нужной информации путем наложения градиента поля между считывающим импульсом и самим откликом.
Показано существование угловой зависимости коэффициента частотно-временной корреляции и интенсивности отклика СФЭ при воздействии на резонансную среду на временных интервалах Дг,- и
Атк двух неоднородных электрических полей с линейными градиентами (У£)Дг и (V■ Если связать систему координат (х, у, т) с первым градиентом, а (х',у',г') - со вторым градиентом
где 1,],к - орты систем координат, то в системе (х, у, г) второй градиент будет иметь компоненты
Г \
К' 2
У 2
= А(.а,р,у)
Ъ , \ 2г У
(2)
где л{а,р,у) - матрица вращений,
а, р, у - углы Эйлера взаимной ориентации градиентов ф=гАг'). Для простоты выбираются направления градиентов вдоль осей г и г' соответственно.
Тогда в выражении (1) £Дг (г) = СшЬ1т , где Сщ - штарковский коэффициент.
dz
Рис. 5. Угловая зависимость коэффициента частотно-временной корреляции неоднородного уширения от величины линейного градиента внешнего неоднородного электрического поля [А4, А5]
На рис. 5 приведены результаты численного расчета коэффициента частотно-временной корреляции неоднородного уширения при
¿ц = = b7 (два одинаковых по величине градиента, но разные по
направлению) и однородном распределении оптических центров по образцу gj (г) = const. Первоначальное распределение оптических
2
центров по частотам g(А) выбрано гауссовым с дисперсией а .
Из рисунка следует, что под обратимым разрушением фазовой памяти резонансной среды следует понимать то, что при
V£Ar = УЕАг (/? о) коэффициент корреляции RAt At -» 1.
i к г к
Т.е. несмотря на то, что каждое из возмущений на интервалах Агг и
Атк создаёт случайные частотные сдвиги изохромат неоднородно
уширенной линии, последовательное воздействие двух одинаковых пространственно-неоднородных возмущений приводит к восста-
новлению фазовой памяти резонансной среды на рассматриваемых временных интервалах.
Для записи информации в режиме аккумулированного долго-живущего фотонного эха (АДФЭ) эффективность запирания информации приведена на рисунке 6.
В этом случае анализ формирования АДФЭ показывает, что при _2
Ь2 > 4002? • см происходит «запирание» информации от п-ого канала уже при углах между направлениями градиентов бп и б менее
30°, причём с увеличением Ь? это значение уменьшается. Таким образом, возможно создание более 30 независимых каналов записи и воспроизведения информации, ассоциативным ключом доступа к
которым является значение угла между векторами &п и <5.
Рис. 6. Угловая зависимость интенсивности СФЭ от величины линейного градиента внешнего неоднородного электрического поля [А4, А5]
Отметим также, что число независимых каналов записи информации можно увеличить, используя поляризацию импульсов [4]. В этом случае ассоциативным ключом выбора информации будет по-
ляризационно-угловой ключ и число независимых каналов превысит 60.
Возможно управление эффективностью запирания сигнала АДФЭ при наличии нерезонансных стоячих волн и бегущих волн с искусственно созданной пространственной неоднородностью.
АЕ/Ах [В-см"2]
20 40
Р [град-]
Рис. 7. Угловая зависимость интенсивности СФЭ от различных значений напряженности электрического поля стоячей волны [А8]
На рис. 7 приведены результаты численного расчета угловой зависимости эффективности «запирания» (воспроизведения) информации ¡т) (/?) СФЭ от различных значений напряженности
электрического поля стоячих волн.
Численный расчет дает угловую зависимость эффективности
«запирания» (воспроизведения) информации /,Д/?) из 77-го информационного канала в отклике АДФЭ, приведённую на рис.8.
Рис. 8. Угловая зависимость интенсивности СФЭ от различных значений напряженности электрического поля бегущей волны с искусственно созданной пространственной неоднородностью [А9]
Анализ полученной угловой зависимости показывает, что происходит "запирание" информации от г|-го канала в отклике АДФЭ уже при углах между пространственными ориентациями стоячих волн меньше 1°. Таким образом, можно создать большое число независимых каналов записи и воспроизведения информации, ассоциативным ключом доступа к которым является значение угла или между волновыми векторами (или между направлениями градиентов для бегущих волн).
Из развитой в [All] теории следует, что возможно формирование отклика эха при одноимпульсном лазерном возбуждении и одновременном наложении соответствующих неоднородных электрических полей.
В случае когда после лазерного импульса на среду накладывается линейный градиент электрического поля и через время г направление градиента меняется на 180° (/? 180° в выражении (2)),
возможно формирование отклика типа эхо, который эксперимен-
7 5
тально наблюдался в работе [6] на переходе F0 - D0 в кристалле Eu:Y2Si05.
В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.
Основные результаты и выводы
1.При воздействии на резонансную среду пространственно-неоднородного электрического поля возникает обратимое разрушение фазовой памяти резонансной среды, проявляющееся в изменении частотно-временной корреляции неоднородного уширения.
2. Доказано, что возможно управление эффективностью запирания информации в режиме стимулированного фотонного эха путем варьирования градиента внешнего неоднородного электрического поля.
3. Показано, что преимуществом предложенной схемы записи информации и ее ассоциативной выборки является то, что в каждом канале информация записывается сразу на всех оптических центрах, что не уменьшает интенсивности отклика от каждого канала. Кроме того, в каждом канале может быть записана и эхо-голографическая информация, закодированная в волновых фронтах возбуждающих импульсов, что не влияет на независимость отдельных каналов записи информации.
4. Использование в качестве ассоциативного ключа доступа к записанной информации взаимной пространственной ориентации градиентов электрических полей, позволяет создавать большое количество независимых каналов записи информации.
5. Показано, что подбор временных интервалов между парами возбуждающих импульсов приводит к высокому соотношению сигнал / шум при ассоциативной выборке информации.
6. Исследована эффективность запирания информации при изменении взаимной ориентации градиентов внешних электрических полей, а также бегущих и стоячих нерезонансных волн. Все это дает возможность разработки ассоциативной оптической памяти, где ассоциативным ключом выборки информации является пространственная геометрия эксперимента.
7. Теоретически доказано, что в случае воздействия на разных временных интервалах нерезонансных стоячих волн с разными частотами эффективность запирания информации оказывается зависящей от соотношения частот, что может быть использовано при создании независимых каналов записи и воспроизведения информации.
8. Обосновано формирование градиентного (штарковского) эха, которое возникает при одноимпульсном лазерном возбуждении наложением неоднородных полей с противоположно направленными градиентами.
Список публикаций по теме диссертации
AI. Хакимзянова (Гарнаева) Г.И. Эффект запирания фотонного эха при различной геометрии эксперимента / Г.И. Хакимзянова (Гарнаева), JI.A. Нефедьев // Сборник статей Восьмой Международной молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» / Казань: КГУ. -2004. -С.353-358.
А2. Хакимзянова (Гарнаева) Г.И. Управление фазовой памятью в эхо-голографии / Г.И. Хакимзянова (Гарнаева), Л.А. Нефедьев // Сборник тезисов III Международного оптического конгресса «Оптика - XXI век», конференции «Фундаментальные проблемы оптики - 2004» / Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО. -2004. -С.20-21.
A3. Хакимзянова (Гарнаева) Г.И. Корреляция неоднородного уширения и эффективность запирания информации в оптических эхо-процессорах / Л.А. Нефедьев, Г.И. Хакимзянова (Гарнаева) // Оптика и спектроскопия. -2005. -Т.98. № 1. -С.41-45.
A4. Хакимзянова (Гарнаева) Г.И. Угловые закономерности эффекта запирания фотонного эха / Г.И. Хакимзянова (Гарнаева), Л.А.Нефедьев // Сборник тезисов III Международной конференции «Фундаментальные проблемы физики» / Казань: КГУ. -2005. -С.172-173.
А5. Хакимзянова (Гарнаева) Г.И. Пространственные закономерности в эффекте «запирания» сигналов фотонного эха / Г.И. Хакимзянова (Гарнаева), Л.А. Нефедьев // Сборник тезисов III Международного симпозиума по фотонному эху и когерентной спектроскопии (ФЭКС - 2005) / Калининград (Светлогорск): -2005. -С.2.
А6. Хакимзянова (Гарнаева) Г.И. Ассоциативная оптическая память на основе эффекта «запирания» сигналов фотонного эха / Г.И.Хакимзянова (Гарнаева), Л.А. Нефедьев // Сборник тезисов IV Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2005» / Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО. -2005. -С. 18-19.
А7. Хакимзянова (Гарнаева) Г.И. Пространственные закономерности в эффекте «запирания» сигналов фотонного эха и ассоциативная оптическая память / Л.А. Нефедьев, Г.И. Хакимзянова (Гарнаева) // Оптика и спектроскопия. -2006. -Т. 101. № 4. -С.637-641.
А8. Хакимзянова (Гарнаева) Г.И. Многоканальная запись информации при использовании эффекта «запирания» сигналов фотонного эха / Г.И. Хакимзянова (Гарнаева), Л.А. Нефедьев // Сборник статей десятой Международной молодежной научной
школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» / Казань: КГУ.-2006. -С. 103-106.
А9. Гарнаева (Хакимзянова) Г.И. Эффект «запирания» сигналов фотонного эха нерезонансными стоячими волнами с разными частотами / Г.И. Гарнаева (Хакимзянова), J1.A. Нефедьев // Сборник статей двенадцатой Международной молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» / Казань: КГУ. -2008.
А10. Гарнаева (Хакимзянова) Г.И. Эффект «запирания» информации лазерными нерезонансными импульсами в оптической эхо-голографии / Г.И. Гарнаева (Хакимзянова), JI.A. Нефедьев // Сборник тезисов V Международная конференция «Фундаментальные проблемы оптики» «ФПО - 2008» / Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО. -2008.
АН. Гарнаева (Хакимзянова) Г.И. Эффект «запирания» сигналов фотонного эха при многоканальной записи информации / JI.A. Нефедьев, Г.И. Гарнаева (Хакимзянова) // Оптика и спектроскопия. -2008. -Т. 105. № 6. -С.1007-1012.
А12. Гарнаева (Хакимзянова) Г.И. Структурные исследования успеваемости студентов физического факультета ТГГПУ / Г.И. Гарнаева (Хакимзянова), JI.A. Нефедьев, Е.А. Кузнецов // Вестник ТГГПУ / Казань: ТГГПУ. -2008. №4 (15). -С.45-48.
А13. Гарнаева (Хакимзянова) Г.И. Многоканальная запись информации при эффекте «запирания» сигнал фотонного эха / Г.И. Гарнаева (Хакимзянова), JI.A. Нефедьев, Л.И. Хасанова // Вестник ТГГПУ / Казань: ТГГПУ. -2008. №4 (15). -С.21-24.
А14. Гарнаева Г.И. Эффект «запирания» информации в оптических запоминающих устройствах на основе фотонного эха / Г.И. Гарнаева, Л.А. Нефедьев // Вестник ЧелГУ. -2009. Выпуск 6 (физика). № 25 (163).-С. 13-22.
А15. Гарнаева Г.И. Эффективность «запирания» информации в зависимости от взаимной ориентации пространственно неоднородных электромагнитных полей / Г.И. Гарнаева, Л.А. Нефедьев // Вестник ЧелГУ. -2009. Выпуск 5 (физика). № 24 (162). -С.40-49.
Список цитируемой литературы
1. Нефедьев JI.A. Цветная эхо-голография в многоуровневых системах / Л.А. Нефедьев, В.В. Самарцев // ЖПС. - 1987. -Т.47. №4. -С.701-703.
2. Делоне Н.Б. Атом в сильном поле / Н.Б. Делоне, В.П. Край-нов. Москва. -1978. -С.286.
3.Schenzle A. Cumulative two-pulse photon echo. / A. Schenzle, N.C.Wong, R.G. Brewer // Phys. Rev. A. -1984. -V.30. №4. -P. 18661872.
4. Zuikov V.A. Polarization properties of multichannel and accumulated long-lived photon echo / V.A. Zuikov, I.S. Bikbov, L.A. Nefediev, V.V. Samartsev//Laser Physics. -1992. -V.2. -P.747-751
5. Babbit W.R. Time-domain frequency-selective optical data storage in a solid-state material / W.R. Babbit, T.W. Mossberg // Optics Communications. -1988. -V.65. -P. 185-188.
6. Alexander A.L. Photon echoes produced by switching electric fields / A.L. Alexander, J.J. Longdell, M.J. Sellars and N.B. Manson // arXiv: quant-ph/0506232. 25 Nov 2005. -V.5. -P. 1-5.
Подписано в печать 5.10.09 Печать ризографическая
Тир. 100 Усл. печ. л. 1,25 Зак. 190-09
Лаборатория оперативной печати Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета 420021, г. Казань, ул. Лево-Булачная, 34
Введение
Глава 1. Оптические переходные процессы и основы создания эхо процессоров и оптической памяти
1.1. Долгоживущее стимулированное фотонное эхо (ДСФЭ)
1.2. Особенности формирования ДСФЭ в кристалле LaF3 :Рг3+
1.3. Аккумулированное долгоживущее фотонное эхо (АДФЭ)
1.4. Оптимальная запись, хранение и кодирование информации в 26-34 режиме ДСФЭ
1.5. Оптимальное считывание информации и проблема локального стирания информации ^ ^
1.6. Современное состояние разработок оптических эхо- 42-48 процессоров и дальнейшие перспективы
Глава 2. Частотно-временная корреляция неоднородного уширения и эффект «запирания» сигналов фотонного эха при наличии внешних неоднородных электрических полей
2.1. Математический формализм при описании формирования 50-58 фотонного эха во внешних неоднородных электромагнитных полях
2.2. Частотно-временная корреляция неоднородного уширения при 58-67 наличии внешних неоднородных электрических полей
2.3. Эффективность запирания информации при наличии внешних неоднородных электрических полей 67
Глава 3. Эффективность запирания откликов фотонного эха при воздействии нерезонансных электромагнитных полей
3.1. Частотно-временная корреляция неоднородного уширения при воздействии на среду лазерных импульсов нерезонансных стоячих волн 72
3.2. Эффективность «запирания» информации при воздействии на среду лазерных импульсов нерезонансных стоячих волн 76
3.3. Эффект «запирания» сигналов фотонного эха при воздействии бегущих волн с искусственно созданной пространственной неоднородностью 80
Глава 4. Эффект «запирания» информации в зависимости от взаимной ориентации пространственно неоднородных электромагнитных полей
4.1. Запирание информации при наложении внешнего неоднородного электрического поля с линейным градиентом 84
4.2. Управление эффективностью «запирания» сигнала АДФЭ при воздействии лазерных импульсов нерезонансных стоячих волн и бегущих волн с искусственно созданной пространственной неоднородностью 90
4.3. Ассоциативная оптическая память и эффект «запирания» сигналов фотонного эха при многоканальной записи информации 94
4.4. Эхо на основе градиентов (Штарковское эхо) 97-102 Основные результаты и выводы 103-104 Литература 105-119 Приложения
Актуальность работы
Изучение когерентных взаимодействий коротких лазерных импульсов с резонансными средами и разработка систем оптической обработки информации относятся к перспективным разделом физики. Оптические переходные процессы могут быть использованы при создании эхо-процессоров и оптической памяти большой ёмкости. Это связано с тем, что фотонное эхо может служить способом запоминания, преобразования и воспроизведения пространственно-временной структуры возбуждающих импульсов, что представляет интерес для разработки систем оптической памяти и оптической обработки информации. С этой точки зрения наиболее перспективным является долгоживущее фотонное эхо, наблюдаемое в кристаллах ван-флековских парамагнетиков, активированных редкоземельными ионами. Поскольку сама возможность долговременного хранения информации в таких кристаллах связана с процессами релаксации между сверхтонкими подуровнями основного электронного состояния редкоземельных ионов, весьма актуальным является исследование долгоживущего фотонного эха с учетом релаксационных процессов данного типа. Особый интерес представляет исследование многоимпульсных режимов долгоживущего фотонного эха, а именно, процессов аккумулированной записи и многократного считывания информации.
Создание оптических запоминающих устройств и процессоров на основе фотонного эха требует разработки физических принципов функционирования, включающих методы стирания записанной информации. Существуют различные методы стирания информации, основанные на устранении пространственно-частотной модуляции населенности резонансных уровней путем воздействия на систему определенной последовательностью оптических импульсов. Однако все предложенные схемы стирания информации довольно сложны для их осуществления. Кроме того, процесс стирания информации оказывается энергетически невыгодным, так как для его осуществления необходима энергия такого же порядка, что и для записи. С этой точки зрения более выгодным может оказаться не стирание, а «запирание» эхо-голографической информации, т.е. создание таких условий, при которых информация не может проявиться в виде оптического отклика резонансной среды.
Диссертационная работа посвящена теоретическому исследованию особенностей формирования откликов фотонного эха в примесных кристаллах в условиях приложения внешних неоднородных электромагнитных полей и разработке схем многоканальной записи информации на принципе «запирания» сигналов фотонного эха.
Ранее экспериментально исследовалось влияние градиентов электрических полей на поведение фотонного эха, однако теоретического обоснования полученных результатов не было дано. Поэтому тема диссертационной работы является актуальной, поскольку восполняет данный пробел.
Цель работы
Цель работы состоит в теоретическом исследовании закономерностей формирования откликов фотонного эха в примесных кристаллах при воздействии внешних неоднородных электромагнитных полей и разработке схем многоканальной записи информации на основе «запирания» сигналов фотонного эха.
Научная новизна
1. Показано, что при воздействии на резонансную среду пространственно-неоднородного электрического поля возникает обратимое разрушение фазовой памяти резонансной среды, проявляющемся в изменении частотно-временной корреляции неоднородного уширения.
2. Обнаружена возможность управления эффективностью запирания информации в режиме стимулированного фотонного эха (СФЭ) путём варьирования величины градиента внешнего неоднородного электрического поля.
3. Рассмотрены формирование откликов ДФЭ (долгоживущего фотонного эха) и эффективность запирания информации при различных схемах воздействия на резонансную среду пространственно неоднородных электрических полей.
4. Исследованы формирование откликов ДФЭ и эффективность запирания информации при воздействии нерезонансного лазерного излучения.
5. Показано, что частотно-временная корреляция неоднородного уширения на различных временных интервалах зависит от изменений взаимной ориентации градиентов электрических полей, т.е. возможно обратимое разрушение фазовой памяти резонансной среды с дальнейшим её восстановлением.
6. Использование взаимной пространственной ориентации градиентов электрических полей в качестве ассоциативного ключа доступа к записанной информации позволяет создавать большое количество независимых каналов записи информации.
Практическая ценность
Практическая значимость работы заключается в получении результатов, которые могут быть использованы для разработки эхо-процессоров, оптической памяти, ассоциативной и многоканальной записи информации.
Проведенные исследования помимо чисто научного интереса направлены на поиск новых способов увеличения плотности записи информации оптических запоминающих устройств на базе фотонного эха.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Уменьшение частотно-временной корреляции неоднородного уширения при воздействии внешних неоднородных электромагнитных полей приводит к эффекту запирания сигналов фотонного эха.
2. Запирание информации в отклике фотонного эха происходит при небольших углах взаимной ориентации внешних неоднородных электромагнитных полей.
3. Использование взаимной пространственной ориентации неоднородных электромагнитных полей в качестве ассоциативного ключа доступа к записанной информации приводит к большому количеству независимых каналов записи.
4. Воздействие двух электрических полей с противоположно направленными градиентами на разных временных интервалах после возбуждающего лазерного импульса приводит к возникновению одноимпульсного градиентного (штарковского) эха.
Достоверность
Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается применением хорошо зарекомендовавших себя современных точных и приближенных теоретических методов в сочетании с численным моделированием, основанным на использовании специализированного программного обеспечения. Ряд теоретических результатов хорошо согласуется с соответствующими экспериментальными данными.
Апробация основных результатов
Результаты диссертационной работы докладывались на следующих 8 международных конференциях: восьмой Международной молодежной научной школе «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (г. Казань, 2004г.), III Международном оптическом конгрессе «Оптика - XXI век», конференции «Фундаментальные проблемы оптики - 2004» (г. Санкт-Петербург, 2004г.), III Международной конференции «Фундаментальные проблемы физики» (г. Казань, 2005г.), III Международном симпозиуме по фотонному эху и когерентной спектроскопии (ФЭКС - 2005) (г. Калининград (Светлогорск), 2005г.), IV Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2005» (г. Санкт-Петербург, 2005г.), десятой Международной молодежной научной школе «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (г. Казань, 2006г.), двенадцатой Международной молодежной научной школе «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (г. Казань, 2008г.), V Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики» «ФПО - 2008» (г. Санкт-Петербург, 2008г.)
Публикации
Основные результаты диссертации изложены в 15 печатных работах, в том числе 5 печатных работ опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Список публикаций приведен в разделе «список литературы».
Личный вклад автора
Диссертант вместе с научным руководителем участвовал в постановке задач и обсуждении полученных результатов. Основные результаты расчетов получены лично диссертантом.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Работа изложена на 159 страницах текста, включая 44 рисунка и список литературы из 118 наименований.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. При воздействии на резонансную среду пространственно-неоднородного электрического поля возникает обратимое разрушение фазовой памяти резонансной среды, проявляющееся в изменении частотно-временной корреляции неоднородного уширения.
2. Доказано, что возможно управление эффективностью запирания информации в режиме стимулированного фотонного эха (СФЭ) путем варьирования градиента внешнего неоднородного электрического поля.
3. Показано, что преимуществом предложенной схемы записи информации и ее ассоциативной выборки является то, что в каждом канале информация записывается сразу на всех оптических центрах, что не уменьшает интенсивности отклика от каждого канала. Кроме того, в каждом канале может быть записана и эхо-голографическая информация, закодированная в волновых фронтах возбуждающих импульсов, что не влияет на независимость отдельных каналов записи информации.
4. Использование в качестве ассоциативного ключа доступа к записанной информации взаимной пространственной ориентации градиентов электрических полей, позволяет создавать большое количество независимых каналов записи информации.
5. Показано, что подбор временных интервалов между парами возбуждающих импульсов приводит к высокому соотношению сигнал / шум при ассоциативной выборке информации.
6. Исследована эффективность запирания информации при изменении взаимной ориентации градиентов внешних электрических полей, а также бегущих и стоячих нерезонансных волн. Все это дает возможность разработки ассоциативной оптической памяти, где ассоциативным ключом выборки информации является пространственная геометрия эксперимента.
7. Теоретически доказано, что в случае воздействия на разных временных интервалах нерезонансных стоячих волн с разными частотами эффективность запирания информации оказывается зависящей от соотношения частот, что может быть использовано при создании независимых каналов записи и воспроизведения информации.
8. Обосновано формирование градиентного (штарковского) эха, которое возникает при одноимпульсном лазерном возбуждении наложением неоднородных полей с противоположно направленными градиентами.
1. A3. Нефедьев Л.А. Корреляция неоднородного уширения и эффективность запирания информации в оптических эхо-процессорах / Л.А. Нефедьев, Г.И. Хакимзянова (Гарнаева) // Оптика и спектроскопия. -2005. -Т.98. № 1. -С.41-45.
2. А4. Хакимзянова (Гарнаева) Г.И. Угловые закономерности эффекта запирания фотонного эха / Г.И. Хакимзянова (Гарнаева), Л.А. Нефедьев // Сборник тезисов III Международной конференции «Фундаментальные проблемы физики» / Казань: КГУ. -2005. -С. 172173.
3. А6. Хакимзянова (Гарнаева) Г.И. Ассоциативная оптическая память на основе эффекта «запирания» сигналов фотонного эха / Г.И. Хакимзянова (Гарнаева), Л.А. Нефедьев // Сборник тезисов IV
4. Me лсд у н ар одной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2005» / Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО. -2005. -С. 18-19.
5. А7. Нефедьев JI.A. Пространственные закономерности в эффекте «запирания» сигналов фотонного эха и ассоциативная оптическая память / JI.A. Нефедьев, Г.И. Хакимзянова (Гарнаева) // Оптика и спектроскопия. -2006. -Т. 101. № 4. -С.637-641.
6. All. Нефедьев JI.A. Эффект «запирания» сигналов фотонного эха при многоканальной записи информации / JI.A. Нефедьев, Г.И. Гарнаева (Хакимзянова) // Оптика и спектроскопия. -2008. -Т. 105. № 6. -С.1007-1012.
7. А12. Гарнаева (Хакимзянова) Г.И. Структурные исследования успеваемости студентов физического факультета ТГГПУ / Г.И. Гарнаева (Хакимзянова), JI.A. Нефедьев, Е.А. Кузнецов // Вестник ТГГПУ / Казань: ТГГПУ. -2008. №4 (15). -С.45-48.
8. А13. Гарнаева (Хакимзянова) Г.И. Многоканальная запись информации при эффекте «запирания» сигнал фотонного эха / Г.И. Гарнаева (Хакимзянова), Л.А. Нефедьев, Л.И. Хасанова // Вестник ТГГПУ / Казань: ТГГПУ. -2008. №4 (15). -С.21-24.
9. А14. Гарнаева Г.И. Эффект «запирания» информации в оптических запоминающих устройствах на основе фотонного эха / Г.И. Гарнаева, Л.А. Нефедьев // Вестник ЧелГУ. -2009. Выпуск 6 (физика). № 25 (163). -С.13-22.
10. А15. Гарнаева Г.И. Эффективность «запирания» информации в зависимости от взаимной ориентации пространственно неоднородных электромагнитных полей / Г.И. Гарнаева, Л.А. Нефедьев // Вестник ЧелГУ. -2009. Выпуск 5 (физика). № 24 (162). -С.40-49.
11. Akhmediev N.N. Information erasing in the phenomenon of long-lived photon echo / N.N. Akhmediev I I Optics Letters. -1990. -V.15. -P.l 035-1037.
12. Alexander A.L. Photon echoes produced by switching electric fields / A.L. Alexander, J.J. Longdell, M.J. Sellars and N.B. Manson // arXiv: quant-ph/0506232. 25 Nov 2005. -V.5. -P.l-5.
13. Arend M. Random access processing of optical memory by use of photon-echo interference effects / M. Arend, E. Block, S.R. Hartmann // Optics Letters. -1993. -V.18. -P.1789-1791.
14. Babbit W.R. Time-domain frequency-selective optical data storage in a solid-state material / W.R. Babbit, T.W. Mossberg // Optics Communications. -1988. -V.65. -P.185-188.
15. Bai Y. C. Coherent time-domain data storage with a spread spectrum generated by random biphase shifting / Y. C. Bai, R. Kachru // Optics Letters. -1993.-V.18.-P.1189.
16. Bai Y.C. Coherent transient optical pulse-shape storage/recall using frequency-swept excitation pulses / Y.C. Bai, W.R. Babbit, T.W. Mossberg // Optics Letters. -1986. -V. 11. -P.724-726.
17. Bai Y.C. Experimental studies of photo-echo pulse compression / Y.C. Bai, T.W. Mossberg // Optics Letters. -1986. -V.l 1. -P.30.
18. Belov M.N. Optical implementation of neutral network models using the photon echo effect / M.N. Belov, E.A. Manykin // Optics Communications. -1991. -V.84.-P.1-2.
19. Chen Y.C. Photon echo relaxation in LaF3: Pr3+ / Y.C. Chen, K.P. Chiang, S.R. Hartmann // Optics Communications. -1979. -V.29. №2. -P.181-185.3 1
20. Chen Y.C. Photon echo decay as a modulation process in the JH4 'D2 transitions of LaF3: Pr3+ / Y.C. Chen, K.P. Chiang, S.R. Hartmann // Optics Communications. -1978. -V.26. №2. -P.269-272.
21. Chen Y.C. Photon echo relaxation in LaF3: Pr3+ / Y.C. Chen, K.P. Chiang, S.R. Hartmann// Optics Communications. -1979. -V.29. -P.181-185.
22. Chen Y.C. Spectroscopic and relaxation character of the 3P0-3H4 transition in LaF3: Pr3+ measured by photon echoes / Y.C. Chen, K.P. Chiang, S.R. Hartmann //Phys. Rev. В., -1980. -V.21. -P.40-47.
23. Duppen K. Picosecond multiple-pulse experiments involving spatial and frequency gratings: a unifying nonperturbational approach / K. Duppen, D.A. Wiersma// JOSA (B). -1986. V.3. №4. 614-621.
24. Elman U. Statistical modelling and theoretical analysis of the influence of laser phase fluctuations on photon echo data erasure and stimulated photon echoes / U. Elman, S. Kroll // Laser Physics. -1996. -V.6. -P.721-728.
25. Erickson R.E. Optical measurement of the hyperfine splitting of the 1D2 metastable state of Pr in LaF3 by enhanced and saturated absorption spectroscopy / R.E. Erickson//Phys. Rev. B. -1977. -V.16. -P.4731-4736.-3 i
26. Erickson R.E. The nuclear quadrupole interaction in Pr : LaF3 An optical - RF double resonance measurement of the ground electronic state / R.E. Erickson // Optics Communications. -1977. -V.21. №1. -P.147-149.
27. Felix R. Graf Data compression in frequency-selective materials using frequency-swept excitation pulses / Felix R. Graf, Bernd H. Plagemann, Eric S. Maniloff, Stefan B. Altner, Alois Renn, and Urs P. Wild // Optics Letters. -1996 -V.21. -P.284-286.
28. Hesselink W.H. Picosecond photon echoes stimulated from an accumulated grating. / W.H. Hesselink, D.A. Wiersma //Phys. Rev. Letters. -1979. -V.43. -P.1991-1994.
29. Hesselink Wim H. Photon echoes stimulated from an accumulated grating: Theory of generation and detection. / Wim H. Hesselink, Donwe A. Wiersma // Chemical Physics. -1981. -V.75. №9. -P.4192-4197.
30. Hopfield I.I. Neural networks and physical systems with emergent collective computational abilities. / I.I. Hopfield // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. -1982. -V.79. -P.2554-2558.
31. Karamyshev S.B. Theoretical study of decay of frequency-space modulation of level populations /S.B. Karamyshev // Laser Physics. -1993. -V.3. -P.1037-1041.
32. Kim K.M. Long-term image storage and phase conjugation by a backward-stimulated echo in Pr3+:LaF3 / K.M. Kim, R. Kachru // JOSA (B). -1987. -V.4. №3. -P.305-308.
33. Kim K.M. Storage and phase conjugation of multiple images usingj ibackward-stimulated echoes in PrJ:LaF3 / K.M. Kim, R. Kachru // Optics Letters.-1987.-V. 12. -P.593.
34. Kim M.K. Hyperfine structures of praseodymium ions in solids using stimulated-photon-echo modulation / M.K. Kim, R. Kachru // Phys. Rev. B.-1991. -V.44. -P.9826-9832.
35. Kim M.K. Multiple-bit long-term data storage by backward-stimulated echo in Eu3+:YA103 / M.K. Kim, R. Kachru // Optics Letters. -1989. -V.14. -P.423-425.
36. Kroll S. Frequency-chirped copropagating multiple-bit stimulated-echo storage and retrieval in Pr3+:YA103 / S. Kroll, L.E. Jusinski, R. Kachru // Optics Letters. -1991. -V.16. -P.517-519.
37. Kroll S. Photon-echo-based logical processing / S. Kroll, U. Eiman // Optics Letters. -1993. -V.18. -P.1834-1836.
38. Lin H. Demonstration of 8-Gbit/in.2 areal storage density based on swept-carrier frequency-selective optical memory / H. Lin, T. Wang, T.W. Mossberg //Optics Letters. -1995. -V.20. -P.1658-1660.
39. Lukac M. Spin-spin cross relaxation and spin-Hamiltonian spectroscopy by optical pumping of / M. Lukac, F.W. Otto, E.L. Hahn // Phys. Rev. A. -1989. -V.39. -P.l 123-1138.
40. Luo В. Amplification of photon echo signals by use of a fiber amplifier / B. Luo, U. Elman, S. Kroll, R. Paschotta, A. Tropper // Optics Letters. -1998. -V.23. №6. -P.442-446.
41. Matthies S. Determination of the crystal field parameters for Pr3+ in LaF3 from least-squares fits / S. Matthies, D. Welsch // Phys. Stat. Sol. (b). -1975. -V.68. -P.125-136.
42. Mitsunaga M. 248-bit optical data storage in Eu3+:YA103 by accumulated photon echoes / M. Mitsunaga, N. Uesugi // Optics Letters. -1990. -V.15. -P.195-197.
43. Mitsunaga M. Cw photon echo - theory and observation / M. Mitsunaga // Phys. Rev. A. -1990. -V.42. №3. -P.1617-1629.
44. Mitsunaga M. Degenerate photon echoes: simultaneous storage of multiple optical data / M. Mitsunaga, M.K. Kim, R. Kachru // Optics Letters. -1988. -V.13. -P.536-538.
45. Mitsunaga M. Holographic motion picture by Eu3t:Y2Si05 / M. Mitsunaga, N. Uesugi, H. Sasaki, K. Karaki // Optics Letters. -1994. -V.19. -P.752-754.
46. Mitsunaga M. Time- and frequency-domain hybrid optical memory: 1.6-kbit data storage in Eu3+:Y2Si05 / M. Mitsunaga, R. Yano, N. Uesugi // Optics Letters. -1991. -V.16. -P.1890-1892.
47. Morsink J. B. W. Photon echoes in the 3P0 3H4 transition of Pr3+/La F3 / J. B. W. Morsink, D.A. Wiersma// Chemical Physics. -1979. -V.65. -P.105-108.
48. Morsink J. B. W. Photon echoes stimulated from long-lived ordered populations in multi-level systems / J. B. W. Morsink, W. H. Hesselink, D.A. Wiersma // Chemical Physics. -1982. -V.71. -P.289-294.
49. Mossberg T.W. Swept-carrier time-domain optical memory / T.W. Mossberg // Optics Letters. -1992. -V.17. -P.535-537.
50. Nefediev L.A. The dynamic echo-hologram tranaformation in three-level systems / L.A. Nefediev, V.V. Samartsev // Phys. Status. Solidi (a). -1985. -V.88. -P.631-635.
51. Ollikainen О. Terahertz bit-rate parallel multiplication by photon echo in low-temperature dye-doped polymer film. / O. Ollikainen, S. Nilsson, J. Gallus, D. Erni, A. Rebane // Optics Communications. -1998. -V.147. №4. -P.429-435.
52. Popov I.I. Associative properties of photon echo and optical memory / I.I. Popov, I.S. Bikbov, V.V. Samartsev // Laser Physics. -1992. -V.2. №6. -P.945-951.
53. Rebane A.K. Associative space-and-time domain recall of picoseconds light signals via photochemical hole burning holography. / A.K. Rebane // Optics Communications. -1988. V.65. №3. P.175-178.
54. Rebane A.K. Photochemical time-domain holography of weak picosecond pulses / A.K. Rebane, R. Kaarli, P. Saari, A. Anisals, K. Timpann // Optics Communications. -1983. -V.47. -P. 173-176.
55. Saikan S. Optical memory based on heterodyne-detected accumulated photon echoes / S. Saikan, T. Kishida, A. Imaoka, K. Uchikawa, A. Furusawa, H. Oosawa//Optics Letters. -1989. -V.14. -P.841-843.
56. Schenzle A. Cumulative two-pulse photon echoes / A. Schenzle, N.C. Wong, R.G. Brewer// Phys. Rev. A. -1984. -V.30. -P. 1866-1872.
57. Shelby R.M. Optical measurement of spin-lattice relaxation of dilute nuclei: LaF3:Pr3+ / R.M. Shelby, R.M. Macfariane, C.S. Yannoni // Phys. Rev. B. -1980. -V.21. -P.5004-5011.
58. Shen X.A. Experimental demonstration of impulse-equivalent time-domain optical memory / X.A. Shen, R. Kachru // Optics Letters. -1996. -V.21. -P.2020-2022.
59. Shen X.A. High speed holographic recording of 500 images in a rare earth doped solid / X.A. Shen, R.J. Kachru // Alloys and Compounds. -1997. -V.250. №1. -P.435-438.
60. Shen X.A. High-speed pattern recognition by using stimulated echoes / X.A. Shen, R. Kachru // Optics Letters. -1992 -V.17. -P.520-522.
61. Shen X.A. Impulse-equivalent time-domain optical memory / X.A. Shen, R. Hartmann, R. Kachru // Optics Letters. -1996. -V.21. -P.833-835.
62. Shen X.A. Time domain holographic digital memory / X.A. Shen, R. Kachru // Science. -1997. -V.278. №5335. -P.96-100.
63. Shen X.A. Time-domain holographic image storage / X.A. Shen, E. Chiang, R. Kachru // Optics Letters. -1994 -V.19. -P. 1246-1248.
64. Shtyrkov E.I. Dynamic holograms on the superposition states of atoms / E.I. Shtyrkov, V.V. Sam arts ev //Phys. Status Solidi. -1978. -V.45. -P.647-655.
65. Spano F.C. Understanding dephasing in mixed molecular cryctals || Semiclassical dephasing and superradiance for hundreds of coupled absorbers / F.C. Spano, W.C. Warren // Chemical Physics. -1989. -V.90. №11. -P.6034-6046.1. О i
66. Takeuchi N. Measurement of the relaxation time in LaF3:Pr by photon echo /N. Takeuchi // Journal of Luminescence. -1976. -V.12/13. -P.743-747.
67. Uchikawa K. Femtosecond accumulated photon echo spectroscopy on a human stomach cancer / K. Uchikawa, M. Okada // Laser Physics. -1995. -V.5. №3. -P.687-693.
68. Weber M.J. Spontanens emission probabilities and quantum efficiencies for excited states of Pr3+ in LaF3 / M.J. Weber // Chemical Physics. -1968. -V.48. -P.4774-4780.
69. Wiersma D.A. Picosecond holographic-grating spectroscopy / D.A. Wiersma, K. Duppen // Science. -1987. -V.237. -P.l 147-1154.
70. Xu E. Y. Nanosecond image processing using stimulated photon echoes / E. Y. Xu, S. Kroll, D. L. Huestis, R. Kachru, and M. K. Kim // Optics Letters. -1990. -V.15. -P.562-564.
71. Yano R. Demonstration of partial erasing of picosecond temporal optical data by use of accumulated photon echoes / R. Yano, N. Uesugi // Optics Letters. -1999 -V.24. -P.1753-1755.
72. Yen W.M. Photon-induced relaxation in excited optical states of trivalent praseodymium in LaF3 / W.M. Yen, W.C. Scott, A.L. Schawlow // Phys. Rev. A. -1964. -V.136. №1. -P.271-283.
73. Zeylikovich I. Terabit speed retrieval of femtosecond accumulated photon echoes /1. Zeylikovich, G. Bai, A. Gorokhovsky, R. Alfano // Optics Letters. -1995.-V.20.-P.749-751.
74. Zuikov V.A Accumulated long-lived photon echo in LaF3: Pr crystal / V.A. Zuikov, V.V. Samartsev, M.F. Stelmakh, M.A. Yufin, M.A. Yakshin, A.N. Yashin//Laser Physics. -1991. -V.l. №6. -P.678.
75. Zuikov V.A. Accumulated long-lived photon echo in LaF3: Pr3+ crystal / V.A. Zuikov, V.V. Samartsev, M.F. Stelmakh et al. // Laser Physics. -1991. -V.l. №6. -P.678-688.
76. Zuikov V.A. Polarization properties of multichannel and accumulated long-lived photon echo / V.A. Zuikov, I.S. Bikbov, L.A. Nefediev, V.V. Samartsev //LaserPhysics. -1992. -V.2. -P.747-751.
77. Zuikov V.A. Space time properties of multichannel reversed long - lived photon echo / V.A. Zuikov, V.V. Samartsev // Laser Physics. -1991. -V.l. №5. -P.542-545.
78. Акаев A.A. Оптические методы обработки информации / А.А. Акаев, С.А. Майоров. -Москва: Наука. -1988.
79. Ален Л. Оптический резонанс и двухуровневые атомы / Л. Ален, Дж. Эберли. -Москва: Мир. -1978.
80. Ахмедиев Н.Н. Долгоживущее световое эхо и его применение / Н.Н. Ахмедиев, Б.С. Борисов, В.А. Зуйков, В.В. Самарцев, М.Ф. Стельмах, А.А. Фомичев, М.А. Якшин // Изв. АН СССР. Сер. физ. -1986. -Т.50. № 8. -С.1488-1494.
81. Ахмедиев Н.Н. Долгоживущее фотонное эхо и оптическая память / Н.Н. Ахмедиев, Б.С. Борисов, В.А. Зуйков, В.В. Самарцев, М.Ф. Стельмах,
82. А.А. Фомичев, М.А. Якшин // Изв. АН СССР. Сер. физ. -1989. -Т.52. № 12. -С.2305-2311.
83. Ахмедиев Н.Н. Многократное стимулированное световое эхо в трехуровневых средах / Н.Н. Ахмедиев, И.В. Мельников // Квант. Электрон. -1988. -Т.15. №12. -С.2522-2524.
84. Ахмедиев Н.Н. Долгоживущее оптическое эхо и оптическая память / Н.Н. Ахмедиев, В.В.Самарцев // Новые физические принципы оптической обработки информации. Под ред. С.А. Ахманова, М.А. Воронцова. М.: Наука, -1990. -С.326-359.
85. Ахмедиев Н.Н. Новый тип светового эха — многократное стимулированное эхо в трехуровневых системах / Н.Н. Ахмедиев, Б.С. Борисов//Письма ЖЭТФ. -1985. -Т.П. №9. -С.533-536.
86. Ахмедиев Н.Н. Обнаружение многократного долгоживущего светового эха / Н.Н. Ахмедиев, Б.С. Борисов, В.А. Зуйков, В.В. Самарцев, М.Ф. Стельмах, А.А. Фомичев, М.А. Якшин // Письма ЖЭТФ. -1988. -Т.48. №11. -С.585-587.
87. Ахмедиев Н.Н. Обращение долгоживущее световое эхо в кристалле / Н.Н. Ахмедиев, В.А. Зуйков, В.В. Самарцев, Б.С. Борисов, М.Ф. Стальмах, А.А. Фомичев, М.А. Якшин // Письма ЖЭТФ. -1987. -Т.45. №3. -С. 122-125.
88. Ахмедиев Н.Н. Перспективы применения эффекта фотонного эха в современной электроне / Н.Н. Ахмедиев, Б.С. Борисов // Микроэлектроника. -1986. -Т.15. №1. -С.25-30.
89. Власов Р.А. / Р.А. Власов, И.В. Гадомская, О.Н. Гадомский, В.В. Самарцев //ЖПС. -1988. -Т.48. № 1. -С.38-45.
90. Власов Р.А. Нелинейное отражение и преломление сверхкоротких импульсов света на поверхности резонансных сред и эффекты «фазовой памяти» / Р.А. Власов, И.В. Гадомская, О.Н. Гадомский, В.В. Самарцев // ЖЭТФ. -1986. -Т.90. № 6. -С.1938-1951.
91. Вуль В.А. Оптические запоминающие устройства / В.А. Буль. Л., -1979.
92. Гадомский О.Н. Оптическая эхо-спектроскопия поверхности / О.Н. Гадомский, Р.А. Власов. Минск, -1990. -340с.
93. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц / Ф.Р. Гантмахер. -Москва: Наука. -1961. -575с.
94. Голенищев-Кутузов В.А. Импульсная оптическая и акустическая когерентная спектроскопия / В.А. Голенищев-Кутузов, В.В. Самарцев, Б.М. Хабибуллин. М., -1988. -186с.
95. Делоне Н.Б. Атом в сильном поле / Н.Б. Делоне, В.П. Крайнов. Москва. -1978.-С.286.
96. Денисюк Ю.Н. Будущее науки (международный ежегодник) / Ю.Н. Денисюк. Москва: Знание. -1981. №14. С.112-133.
97. Зельдович Б.Я. Обращение волнового фронта / Б.Я. Зельдович, Н.Ф. Пилипецкий, В.В. Шкунов. -Москва: Наука. -1985.
98. Зуйков В.А. Аккумулированное долгоживущее световое эхо и•з коптическая память в кристалле LaF3:Pr / В.А. Зуйков, Д.Ф. Гайнуллин, В.В. Самарцев, М.Ф. Стельмах, М.А. Юфин, Т.Г. Шадрина, М.А. Якшин // ЖПС. -1991. -Т.55. №1. -С.134-137.
99. Зуйков В.А. Аккумулированное долгоживущее световое эхо и оптическая память / В.А. Зуйков, Д.Ф. Гайнуллин, В.В. Самарцев, М.Ф. Стельмах, М.А. Юфин, М.А. Якшин // Квант. Электрон. -1991. -Т. 18. №4. -С.525-526.
100. Зуйков В.А. Голографические методы в науке и технике / В.А. Зуйков, Л.Н. Медведев, И.В.Неграшов, В.В. Самарцев, М.Ф. Стельмах, М.А. Юфин, М.А. Якшин. Л. -1990. -С.92-97.
101. Зуйков В.А. Корреляция формы сигналов светового эха с формой возбуждающих импульсов / В.А. Зуйков, В.В. Самарцев, Р.Г. Усманов // Письма в ЖЭТФ. -1980 -Т.32. №4. -С.293-297.
102. Зуйков В.А. Оптическая память на основе светового (фотонного) эха / В.А. Зуйков, И.И. Попов, Т.Г. Митрофанова, В.В. Самарцев // Изв. Вузов (физика). -1993. №7. С.72-85.
103. Зуйков В.А. Долгоживущее световое эхо и хранение оптической памяти / В.А. Зуйков, В.В. Самарцев, М.Ф. Стельмах, М.А. Юфин, М.А. Якшин, Д.Ф. Гайнуллин. // Оптические и электронные средства обработки информации. М. -1990. -С.4-12.
104. Зуйков В.А. Пространственно-временные свойства многоканального долгоживущего обращенного фотонного эха / В.А. Зуйков, В.В. Самарцев //ЖПС. -1992. -Т.56. №4. -С.535-537.
105. Калачев А.А. «Запирание» эхо-голографической информации в режиме фотонного эха в примесных кристаллах / А.А. Калачев, JT.A. Нефедьев, В.В. Самарцев // Оптика и спектроскопия. -1997.
106. Калачев А.А. Когерентные явления в оптике / А.А. Калачев, В.В. Самарцев. Казань. -2003. -С.280.
107. Калачев А.А. Фотонное эхо и его применение / А.А. Калачев, В.В. Самарцев. Казань: Изд. КГУ. -1998. -С. 148.
108. Маныкин Э.А. Фотонное эхо и оптический квантовый процессинг / Э.А. Маныкин, Н.В. Знаменский, Е.А. Петренко и др. // Изв. РАН. Сер. физ. -1995.-Т.59. -С.168.
109. Маныкин Э.А. Интерференция не перекрывающихся во времени световых импульсов при их вырожденном четырехволновом смешении/ Э.А. Маныкин, Н.В. Знаменский, Е.А. Петренко, Д.В. Марченко, М.А. Селифанов // Письма ЖЭТФ. -1992. -Т.56. №2. -С.74-77.
110. Маныкин Э.А. Оптическая эхо-спектроскопия / Э.А. Маныкин, В.В. Самарцев. М. Наука., -1984.
111. Маныкин Э.А. Функциональные методы оптической обработки информации на основе фотонного эха / Э.А. Маныкин, С.М. Захаров, Э.В. Онищенко // М., -1989. С.3-59.
112. Нефедьев Л.А. Оптическая эхо-голография (обзор) / Л.А. Нефедьев,
113. B.В. Самарцев // Журнал прикладной спектроскопии. -1992. -Т.57. №5-6. -С.386-428.
114. Нефедьев Л.А. Цветная эхо-голография / Л.А. Нефедьев, В.В. Самарцев // Оптика и спектроскопия. -1987. -Т.62. №3. -С.701-703.
115. Нефедьев Л.А. Цветная эхо-голография в многоуровневых системах / Л.А. Нефедьев, В.В. Самарцев // ЖПС. -1987. -Т.47. №4. -С.701-703.
116. Рассветалов Л.А. Поляризационное эхо и его применение / Л.А. Рассветалов. Москва: Наука. -1992. -С.161-185.
117. ПО.Раутиан С.Г. Нелинейные резонансы в спектрах атомов и молекул /
118. C.Г. Раутиан, Г.И. Смирнов, A.M. Шалагин. Новосибирск: Наука. -1979. -310с.
119. Самарцев В.В. Акустооптическое преобразование волновых фронтов в резонансных эхо-голограммах /В.В. Самарцев, Е.И. Штырков // ФТТ. -1976. -Т. 18. -С.3140-3141.
120. Самарцев В.В. Оптическая память на основе долгоживущего фотонного эха / Самарцев В.В., Зуйков В.А., Нефедьев JI.A. // Журнал прикладной спектроскопии. -1993. -Т.59. № 5-6. -С.395-424.
121. Самарцев В.В. Эффекты опережения и запаздывания сигналов светового эха / В.В. Самарцев Р.Г. Усманов, Г.М. Ершов, Б.Ш. Хамидуллин // ЖЭТФ. -1978. -Т.74. №6. -С.1979-1987.
122. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров / И.И. Собельман. -Москва: Наука. -1977.
123. Шварц К.К. Физика оптической записи информации в диэлектриках и полупроводниках / К.К. Шварц. АН ЛавтССР, Ин-т физики, Рига, Зинатие, -1986, -С.230.
124. Штырков Е.И. Электромагнитное сверхизлучение / Е.И. Штырков, В.В. Самарцев. Казань. -1975. -С.398-426.
125. Яшин А.Н. Влияние нестабильности оптической длины пути в линии задержки на интенсивность аккумулированного фотонного эха / А.Н. Яшин, А.П. Лазарь, С.Б. Руткевич // Журнал прикладной спектроскопии. -1994. -Т.61. №5-6. -С.436-440.
126. Яшин А.Н. Суперпозиционные эффекты при генерации сигналов эха последовательностями спаренных импульсов / А.Н. Яшин, Т.М. Акимова // Оптика и спектроскопия. -1989. -Т.66. -С.1332-1337.
