ОТДЕЛ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Лаборатория нелинейной квантовой оптики

Контактная информация:
тел./ факс: +7 (812) 315-53-96
E-mail: igoryzhov@yandex.ru
Адрес: 191186, С.-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 1, ауд. 406.
Часы работы: пн-пт с 10.00 до 18.00

Заведующий лабораторией — кандидат физико-математических наук, доцент Игорь Викторович Рыжов.

Область научных интересов: квантовая нелинейная оптика, физика твердого тела, теория сверхизлучения, теория групп.

Основные направления работы лаборатории физики электретов лежат в области:

• квантовых нелинейных эффектов;
• взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, в том числе с бозе-эйнштейновским конденсатом разреженных газов.

Тематика исследований, выполнявшихся в текущем году:  

• Фотонная отдача при рассеянии света на бозе-эйнштейновском конденсате разреженного газа.
• Нелинейный оптический отклик двумерных суперкристаллов трехуровневых квантовых излучателей.

Основные результаты, полученные в текущем году:

1. Теоретически проанализирован эффект фотонной отдачи при рассеянии света на бозе-эйнштейновском конденсате разреженного атомарного газа с учетом слабого межатомного взаимодействия. Основу подхода составляли связанные уравнения Гросса-Питаевского для конденсата и Максвелла для поля. Рассчитаны дисперсионные зависимости энергии и импульса отдачи, а также выявлено влияние слабой неидеальности конденсата на фотонную отдачу. Продемонстрировано хорошее согласие теории с экспериментом проводимым группой Кеттерле (Campbell et al., Phys. Rev. Lett. 94, 170403, 2005) по измерению импульса отдачи фотона в диспергирующей среде.
2. Проводились теоретические исследования оптического отклика метаматериалов составленных из трёхуровневых квантовых излучателей (с Ξ-, Λ-, V-конфигурациями) на воздействие монохроматического внешнего поля, с учетом дефазировки состояний системы. Вторичное дипольное поле, действующее на произвольный излучатель со стороны всех остальных, вносит нелинейность в систему и приводит к появлению обратной связи, что ведет в свою очередь к экзотическим особенностям динамики исследуемых систем в целом (в разных режимах), таким как мультистабильность, периодические и апериодические автоколебания, а также динамический хаос. Кроме этого, наши результаты показывают, что в окрестности коллективного (экситонного) резонанса, исследуемые системы почти полностью отражают падающее поле, выступая, таким образом, в роли нелинейного зеркала нанометровой толщины. Полученные результаты позволяют рассматривать 2D суперкристаллы с таких позиций, как: полностью оптический переключатель, генератор ТГц импульсов (в автоколебательном режиме), генератор шума (в хаотическом режиме), а также бистабильное зеркало, что представляет платформу для полностью оптических нанотехнологий. Все эти свойства и эффекты позволяют надеяться, что рассматриваемые системы могут оказаться перспективными для приложений в области нанофотоники.

По результатам исследований опубликовано:

1. Malyshev V. A., Zapatero P.A, Malyshev A.V., Malikov R. F., Ryzhov I. V. Nonlinear optical dynamics of a 2D semiconductor quantum dot super-crystal: Emerging multistability, self-oscillations and chaos (EXCON 2018). Journal of Physics: Conf. Series 1220 (2019) 012006 (doi:10.1088/1742-6596/1220/1/ 012006).

2. Ryzhov I.V., Malikov R.F., Malyshev A.V., Malyshev V.A. Nonlinear optical response of a two-dimensional quantum-dot supercrystal: emerging multistability, periodic and aperiodic self-oscillations, chaos, and transient chaos// Physical Review A. 2019. Т. 100. № 3. С. 033820.

3. Igor Ryzhov, Ramil Malikov, Andrei Malyshev, and Victor Malyshev. A monolayer of three-level quantum Λ-emitters: A perspective system from the viewpoint of nonlinear optical dynamics and nanophotonics // EPJ Web of Conferences 220, 02012 (2019).

4. Davut Bayramdurdiyev, Ramil Malikov, Igor Ryzhov, and Victor Malyshev. Multistability and high reflectance of a mono-layer of three-level quantum emitters with a doublet in the excited state // EPJ Web of Conferences 220, 03004 (2019).

5. Байрамдурдыев Д.Я., Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев В.А. Нелинейная оптическая динамика и высокая отражательная способность монослоя трёхуровневых квантовых излучателей с дублетом в возбуждённом состоянии // ЖЭТФ, 2020, т.158, вып.2(8). – С. 269-281.

6. P.Á. Zapatero, R.F. Malikov, I.V. Ryzhov, A.V. Malyshev, and V.A. Malyshev. Nonlinear optical response of a two-dimensional quantum dot supercrystal: Emerging multistability, periodic/aperiodic self-oscillations, and hyperchaos. АrXiv:1806.00387v1.

7. I.V. Ryzhov, R.F. Malikov, A.V. Malyshev, and V.A. Malyshev. Quantum metasurfaces with periodic arrays of λ-emitters. АrXiv:2009.08284v1 [cond-mat.mes-hall] 17 Sep 2020.

8. Ю. А. Аветисян, В.А. Малышев, Е.Д. Трифонов, “Фотонная отдача при рассеянии света на бозе-эйнштейновском конденсате разреженного газа,” ЖЭТФ 157, С. 454–460 (2020).

Участие в конференциях:

1. Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев А.В., Малышев В.А. Нелинейный оптический отклик монослоя Λ-излучателей: мультистабильность и автоколебания // VIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике: Сборник научных трудов. М.: НИЯУ МИФИ, 2019. – С. 185-186.
2. Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев А.В., Малышев В.А. Нелинейная динамика суперкристалла трехуровневых λ-излучателей: теория и перспективы практического применения // IV Международная конференция по оптике неоднородных структур. Сборник научных трудов. Могилев: МГУ им. Кулеша, 2019. –C41-48.
3. Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев А.В., Малышев В.А. Нелинейный оптический отклик монослоя λ-излучателей: мультистабильность и автоколебания // В сборнике научных трудов: VIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике, 2019. С. 185-186.
4. Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Байрамдурдыев Д. Я., Малышев А.В., Малышев В.А. Нелинейная оптическая динамика двумерного суперкристалла полупроводниковых кванто¬вых точек: бистабильность, автоколебания и гиперхаос // Оптика и спектроскопия конденсированных сред: материалы XXV Междунар. науч. конф. (под науч. ред. В.А. Исаева, А.В. Лебедева) − Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2019. – C.130-134.
5. Байрамдурдыев Д. Я., Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев В.A., Нелинейный оптический отклик монослоя квантовых точек с дублетом в возбужденном состоянии: стационарный режим // В сборнике: Актуальные проблемы математического и технического знания: приоритетные молодежные исследования XXI веке: материалы Всероссийской (с международным участием) студенческой научно-практической конференции «Наука 2020». Уфа, 2019. – С. 54-59
6. Байрамдурдыев Д.Я., Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев В.А. Мультистабильность и высокая отражательная способность монослоя трёхуровневых квантовых излучателей с дублетом в возбуждённом состоянии // В книге: XIII международные чтения по квантовой оптике (IWQO - 2019). Сборник тезисов. Москва, 2019. – С. 264-267.
7. Рыжов И.В., Маликов Р.Ф., Малышев А.В., Малышев В.А. Монослой квантовых излучателей с дублетом в основном состоянии: перспективная система с точки зрения нелинейной динамики и нанофотоники // В книге: XIII международные чтения по квантовой оптике (IWQO - 2019). Сборник тезисов. Москва, 2019. – С. 213-216.
8. Байрамдурдыев Д.Я., Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев В.А. Оптическая динамика монослоя квантовых излучателей V типа // IX Международная конференция по фотонике и информационной оптике: Сборник научных трудов. М.: НИЯУ МИФИ, 2019. – С. 175-176.
9. Рыжов И.В., Маликов Р.Ф., Малышев А.В., Малышев В.А. Высокая отражательная способность и неустойчивости нелинейного оптического отклика монослоя трехуровневых квантовых излучателей с дублетом в основном состоянии// Сборник трудов XI Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики – 2019». Санкт-Петербург. 21-25 октября 2019 / Под ред.проф. С.А. Козлова. – СПб: Университет ИТМО, 2019. – 137-140 с.
10. Ю. А. Аветисян, В.А. Малышев, Е.Д. Трифонов, “Энергия отдачи фотона в диспергирующей среде,” Материалы XXV международной конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред», 22 – 28 сентября 2019г., КубГУ, Краснодар, С. 359 – 364.
11. Рыжов И.В., Байрамдурдыев Д.Я., Маликов Р.Ф., Малышев В.А. Высокая отражательная способность и неустойчивости нелинейного оптического отклика монослоя трехуровневых квантовых излучателей с дублетом в возбужденном состоянии// Сборник трудов XII Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики – 2020». Санкт-Петербург. 19-23 октября 2020 / Под ред. проф. С.А. Козлова. – СПб: Университет ИТМО, 2020. – 142-144 с.
12. Аветисян Ю.А., Малышев В.А., Трифонов Е.Д., “Энергия и импульс отдачи при рассеянии света на бозе-эйнштейновском конденсате разреженного газа” Сборник трудов XII Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики ФПО – 2020», Санкт-Петербург, 19 – 23 октября 2020г.,С. 87 – 88.
13. Ю. А. Аветисян, Е.Д. Трифонов, “Кинетика когерентных атомных «облаков» при рассеянии света на БЭК разреженного газа,” Материалы XXVI Международной конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред», 19 – 23 октября 2020г., КубГУ, Краснодар, С. 113 – 119.
14. Аветисян Ю.А., Малышев В.А., Трифонов Е.Д. “Энергия и импульс отдачи фотона в диспергирующей среде: теория и сравнение с экспериментом” Тезисы Международной конференции ФизикА.СПб, Санкт-Петербург, 19 – 23 октября 2020г.,С. 407 – 408, http://physica.spb.ru
15. Ю. А. Аветисян, Е.Д. Трифонов, “Влияние потенциала ловушки на кинетику когерентных атомных «облаков» при рассеянии света на БЭК разреженного газа,” Принято оргкомитетом XXVII международной конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред», 27 сентября – 2 октября 2021 г., КубГУ, Краснодар.

Использование результатов в учебном процессе:

Результаты научной работы лаборатории нелинейной квантовой оптики теоретического отдела НИИ физики используются для подготовки магистерских выпускных квалификационных работ и бакалаврских выпускных квалификационных работ