Оптическое управление и диагностика нелинейного реверсивного фотоотклика бактериородопсина тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат физико-математических наук Коклюшкин, Александр Владимирович

• Коклюшкин, Александр Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Коклюшкин, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. Обзор литературы.

1.1 Оптические голографические интерферометры.

1.2 Связь голографических и спектроскопических характеристик нелинейных сред.

1.3 Связь наводимых изменений в показателе преломления с изменениями в спектре поглощения.

1.4 Структура и функции бактериородопсина.

1.5 Использование бактериородопсина в науке и технике.

1.6 Методы диагностики нелинейных сред.

1.7 Запись динамических решеток в нелинейном покрытии планарного волновода.

2. Экспериментальное исследование светоиндуцированных изменений в спектре поглощения бактериородопсина D96N.

2.1 Регистрация изменений в спектре поглощения бактериородопсина, при последовательном действии излучений на длинах волн 633 и 441нм.

2.2 Изменения в поглощении и в полуширинах полос поглощения, в зависимости от интенсивности возбуждающих излучений.

2.3 Релаксация молекул БР D96N и точность воспроизведения исходного спектра поглощения после возбуждения.

2.4 Регистрация изменений в спектре поглощения БР D96N, при одновременном действии излучений на длинах волн

633 и441нм.

Выводы по главе 2.

3. Анализ дифракционной эффективности динамических решеток, формируемых в бактериородопсине.

3.1 Использование дисперсионных соотношений Крамерса-Кронига в голографии.

3.2 Расчет спектрального распределения дифракционной эффективности динамической решетки, формируемой в БР D96N.

3.3 Запись-считывание динамических решеток в БР D96N.

3.4 Определение соотношения амплитудного и фазового вкладов в дифракционную эффективность методом фазомодулированных пучков.

3.5 Синтетические аналоги бактериородопсина.

Выводы по главе 3.

4. Оптически управляемая запись динамических решеток в нелинейно-оптическом покрытии планарного волновода.

4.1 Расчет профиля показателя преломления планарного волновода.

4.2 Запись голограмм В и М-типа в светочувствительном покрытии планарного волновода, содержащем бактериородопсин.

4.3 Оптически управляемый энергообмен интерферирующих волноводных мод.

Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптическое управление и диагностика нелинейного реверсивного фотоотклика бактериородопсина»

т

Развитие когерентных оптических систем связи и обработки оптической информации является бурно развивающейся областью современной оптоэлектроники. Использование в таких системах оптических голографи-ческих интерферометров (ГИ) в сочетании с методами динамической голо-графической интерферометрии представляет собой весьма перспективное направление. Принципы работы голографических интерферометров, используемых в системах связи и обработки информации, связаны в основном с оптическим гетеродинированием сигнального и опорного световых пучков и последующим преобразованием фазовой, частотной или поляри-Ф зационной модуляции в модуляцию интенсивностей на входе фотоприемника.

Серьезной проблемой при создании чувствительных интерферометров для регистрации высокочастотных сигналов фазовой модуляции (ФМ) световых пучков является обеспечение надежной работы интерферометра в реальных условиях, то есть в условиях неизбежных помех, приводящих к флуктуациям выходного сигнала. Источниками таких помех могут быть колебания оптических параметров среды на трассе распространения зондирующего пучка, медленные смещения механических элементов конструкции интерферометра - все, что обусловливает нестабильность положения рабочей точки интерферометра, определяемой средней разностью фаз между пучками [1]. Подавление таких помех может быть осуществлено с помощью адаптивных электромеханических систем стабилизации оптических длин плечей интерферометра [2]. Несмотря на значительный прогресс в создании подобных адаптивных интерферометров, позволяющих реализовать высокую чувствительность измерений малых амплитуд ультразву-^ ковых вибраций, такой способ фильтрации низкочастотных помех выходного сигнала характеризуется сложностью систем электронной автоподстройки, их ограниченным динамическим диапазоном, необходимостью применения многоканальных систем при работе со спекл-неоднородными световыми пучками, обладающими большим пространственно-временным спектром фазовых флуктуаций.

Альтернативным способом адаптивной стабилизации рабочей точки интерферометра является использование динамических голографических решеток в качестве смесителей пучков [3,4,5]. Основное преимущество таких решеток для регистрации сигналов ФМ состоит в том, что медленные смещения интерференционной картины пучков, обусловленные случайными флуктуациями оптической разности фаз, сопровождаются перезаписью динамической решетки, обеспечивая адаптивную фильтрацию низкочастотных помех.

Нелинейные оптические материалы, используемые в адаптивных голографических интерферометрах, должны обладать высокой световой чувствительностью и разрешающей способностью, малой инерционностью реверсивного фотоотклика, стабильностью оптических свойств, низкой себестоимостью. В настоящее время известно много сред различной природы, в той или иной степени удовлетворяющих указанным требованиям. Это фоторефрактивные кристаллы, органические красители, стекла, био-фотополимеры (фотосинтетические реакционные центры, ДНК, белки) и т. д. Широкий выбор материалов пригодных для использования в когерентных оптических информационных системах, инициировал поиск и разработку таких методов диагностики и управления параметрами нелинейных сред, которые позволили бы прогнозировать и оптимизировать работу лазерных интерферометров.

В настоящей диссертации рассматриваются две методики диагностики нелинейных сред. Первая основана на регистрации дифференциальных (разностных) спектров поглощения (ДСП), которые позволяют рассчитать спектральные распределения дифракционной эффективности динамических решеток и ее амплитудно-фазовые составляющие, параметры насыщения, чувствительность и т.п. В основе второй методики диагностики лежит оптический голографический интерферометр, который фактически решает обратную задачу — определения параметров среды по результатам самодифракции фазомодулированных световых пучков.

Эти методы рассматривались в диссертации на примере модельной нелинейной светочувствительной среды, содержащей молекулы бактерио-родопсина (БР) [6,7]. На сегодняшний день БР представляет собой хорошо изученный материал для голографической записи в видимом диапазоне спектра. Являясь типичным реверсивным фоточувствительным материалом со спектрально разделенными полосами поглощения, БР позволяет реализовать чисто оптическое управление голографической записью. Однако вопрос о возможности прогнозирования голографических характеристик БР по его ДСП до сих пор оставался открытым, прежде всего, из-за достаточно сложного характера фотоцикла и быстро достигаемого насыщения среды. Кроме того, работы, посвященные оптическому управлению голографической записью в БР фазомодулированными пучками, выполнялись преимущественно для случая объемной самодифракции световых пучков. В то же время актуальным с научной и практической точек зрения является самодифракция каналируемых световых пучков в планарных оптических волноводах с фоторефрактивными покрытиями. Исследование такой геометрии оптического смешения каналируемых мод, проведенное в диссертации, демонстрирует новые потенциальные возможности применения сред, содержащих БР, в динамической голографической интерферометрии.

В связи с этим целью настоящей работы являлось исследование физических процессов, определяющих возможность прогнозирования, диагностики и управления параметрами динамических голографических решеток, формируемых в процессе самодифракции световых пучков в реверсивной фоточувствительной среде на основе БР, в том числе используемой в качестве покрытия планарного оптического волновода.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд экспериментальных и теоретических задач:

1. Экспериментальное исследование ДСП нелинейных материалов на основе БР с различным соотношением концентраций молекул в trans- и с/5-состояниях.

2. Сопоставление расчетных (по данным ДСП) и экспериментальных значений дифракционной эффективности амплитудно-фазовых решеток в нелинейных средах, содержащих БР, в широком диапазоне интенсивно-стей записывающих и управляющих световых пучков.

3. Теоретический анализ и экспериментальное исследование эффектов самодифракции каналируемых световых пучков в планарных оптических волноводах с реверсивными фоточувствительными покрытиями.

4. Изучение эффективности оптического управления параметрами динамических голографических решеток, формируемых в реверсивном светочувствительном покрытии на основе БР.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы.

Заключение диссертации по теме «Радиофизика», Коклюшкин, Александр Владимирович

Выводы по главе 4

В результате проведенного исследования была установлена возможность использования реверсивных фоточувствительных сред в качестве покрытия планарных волноводов для реализации управляемого энергообмена волноводных мод при их самодифракции на динамических фазовых решетках, записанных в этом покрытии картиной интерференции волноводных мод. Фотохромизм модифицированных молекул БР D96N, нанесенных на поверхность волновода в виде суспензии в глицерине, позволил экспериментально реализовать самодифракцию фазомодулированных пучков как на решетках возбуждения, формируемых в покрытии излучением с длиной волны из полосы поглощения trans -состояния БР, так и на решетках релаксации, когда длина волны записывающих пучков попадает в полосу поглощения cis - состояния БР. В обоих случаях наблюдалось эффективное управление энергообменом с помощью пространственно однородной засветки области интерференции излучением другой длины волны. Реализована полностью интегральная геометрия оптически управляемого энергообмена волноводных мод. Количественные оценки энергообмена фазомодулированных волноводных пучков находятся в удовлетворительном согласии с данными, полученными в экспериментах по двух-пучковому смешению плоских волн в объеме суспензии БР D96N в глицерине.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении сформулируем основные результаты работы.

1. Экспериментально исследованы дифференциальные спектры поглощения (ДСП) суспензии БР D96N при возбуждении красным (бЗЗнм) и/или синим (441нм) светом в широком диапазоне интен-сивностей. Показано, что одновременное воздействие этих пучков приводит к их неаддитивному вкладу в светоиндуцированные изменения поглощения и обусловливает возможность чисто оптического управления голографическими процессами.

2. На основе ДСП рассчитаны спектральные распределения свето-индуцированных изменений показателя преломления и дифракционной эффективности динамических амплитудно-фазовых го-лографических решеток, формируемых в БР D96N и синтетических аналогах БР.

3. Методом фазомодулированных пучков показано, что зависимости амплитудных и фазовых вкладов от интенсивности записывающих пучков на длине волны бЗЗнм удовлетворительно прогнозируются универсальной функцией, описывающей энергообмен фазомодулированных пучков в двухуровневой среде, а соотношение указанных вкладов на этой длине волны (1:15) удовлетворительно совпадает с оценками, полученными по ДСП (1:10).

4. Экспериментально реализована эффективная самодифракция каналируемых мод на динамических решетках, формируемых в нелинейно-оптическом покрытии планарного волновода, содержащем БР D96N.

5. Экспериментально достигнуто оптическое управление энергообменом двух каналируемых мод, формирующих решетки возбуждения и релаксации в нелинейном покрытии планарного волновода, с помощью излучения волноводной моды на длине волны 441нм (или бЗЗнм) с эффективностью, сопоставимой с эффективностью оптически управляемой записи в объеме аналогичной среды.

Экспериментально показано, что насыщение амплитудных и фазовых компонент динамических решеток, формируемых в средах, содержащих генетически модифицированный БР D96N, а также его синтетические аналоги, происходит одинаковым образом, что свидетельствует об отсутствии вклада в фотоотклик промежуточных интермедиатов фотоцикла БР.

Максимальная чувствительность диагностики фотоотклика методом фазомодулированных пучков достигается при амплитудах а фазовой модуляции, соответствующих первому максимуму функции J0(a)Ji(a) и второму максимуму J0(a)J2(a), где Ji(a)— функции Бесселя i-го порядка.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Коклюшкин, Александр Владимирович, 2004 год

1. Воронцов М.А, Шмальгаузен В.И. Принципы адаптивной оптики. М.: Наука, 1985.- 336 с.

2. Шмальгаузен В.И. Интерферометры для изучения малых колебаний. — УФН. 1980, Т. 132. - С.679-684.

3. Барменков Ю.О., Зосимов В.В., Кожевников Н.М., Лямшев J1.M., Сер-гущенко С.А. Исследование малых ультразвуковых колебаний методами оптической динамической голографии // Доклады Академии наук СССР. 1986. - Т.290, №5. - С. 1095-1098.

4. Hall T.J., Fiddy М.А., Ner M.S. Detector for an optical-fiber acoustic sensor using dynamic holographic interferometry. — Optics Letters. 1980, V.5, №11. - P.485-487.

5. Петров М.П., Степанов С.И., Хоменко A.B. Фоточувствительные электрооптические среды в голографии и оптической обработке информации. Д.: Наука, 1983.- 270 с.

6. Всеволодов Н.Н. Биопигменты-фоторегистраторы: Фотоматериал на бактериородопсине. М.: Наука, 1988. - 224 с.

7. Всеволодов Н.Н., Костиков А.П., Рихирева Г.Т. Изучение фотоиндуци-рованных превращений в бактериородопсиновом мембранном комплексе // Биофизика. 1974. - Т. 19. - С.942-946.

8. Горелик С.Г. О применении модуляционного метода в оптической интерферометрии. Доклады Академии наук СССР. — 1952. — Т.83, вып. 4. - С.549-552.

9. Бернштейн И.Л. Об измерении весьма малых изменений разности хода двух световых колебаний. — Доклады Академии наук СССР. — 1954. — Т.94, вып. 4. С.655-658.

10. О.Степанов С.И Фоторефрактивные кристаллы для адаптивной интерферометрии. — В кн.: Оптическая голография с записью в трехмерных средах. Л.: Наука. -1989. - С.64-74.

11. П.Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир, 1986. - 688 с.

12. Алфимов М.В., Назаров В.Б., Якушева О.Б. Связь некоторых фотографических параметров бессеребряных материалов с фотохими- ческими и спектроскопическими свойствами светочувствительных веществ // Успехи научной фотографии. 1978. - Т. 19. - С.229-238.

13. Kogelnik Н. Coupled wave theory for thick hologram gratings // The Bell System Technical Journal. 1969. - V.48, № 9. - P.2909-2947.

14. Н.Кожевников H.M., Королев A.E. Связь голографических и спектроскопических характеристик реверсивных фоточувствительных сред, содержащих бактериородопсин // Оптика и спектроскопия. — 2002. — Т.93, № 4. — С.691-695.

15. Burland D.M., Brauchle Chr. The use of holography to investigate complex photochemical reactions // J. of Chem. Phys. 1982. - V.76, № 9. — P.4502-4512.

16. Kramers H.A. // Estratto dagli Atti del Congresso Internazional de Fisici Como (Nicolo Zonichelli, Bolonga). 1927. - V.2. - P.545-557.

17. Toll J. Causality and the dispersion relation // Phys. Rev. 1956. - V.104, №6. -P. 1760-1770.

18. Аркатова Т.Г., Гопштейн H.M., Макарова Е.Г., Михайлов Б.А. Определение оптических постоянных материала с помощью соотношений Крамерса-Кронига // ОМП. 1981. - № 9. - С.44-53.

19. Beerman D.W. Kramers-Kronig analysis of reflectance measured at oblique incidence // Applied Optics. 1967. - V.6, №9. - P. 1519-1521.

20. Kachare A., Soriaga M.P., Andermann G. Kramers-Kronig dispersion analysis of LiF reflectance data obtained at ambient and low temperatures // JOS A. 1974. - V.64, №1К p. 1450-1455.

21. Ku J.C., Felske J.D. Determination of refractive indices of Mie scatterers from Kramers-Kronig analysis of spectral extinction data // JOS A A — 1986 — V.3, №5.-P.617-623.

22. Rasigni M., Rasigni G. Optical constants of lithium deposits as determined from the Kramers-Kronig analysis // JOS A. 1977. - V.67, №1. - P.54-59.

23. Wu C.-K., Andermann G. Improved Kramers-Kronig dispersion analysis of infrared reflectance data for lithium fluoride // JOSA. 1968. — V.58, №4. — P.519-525.

24. Kozima K., Suetaka W., Schatz P. Optical constants of thin films by a Kramers-Kronig method // JOSA. 1966. - V.56, №2. - P. 181-184.

25. Andermann G., Caron A., Dows D. Kramers-Kronig analysis of infrared reflectance bands // JOSA. 1965. - V.55, №10. - P. 1210-1216.

26. Ahrenkiel R.K. Modified Kramers-Kronig analysis of optical spectra // JOSA. 1971. - V.61, №12. - P.1651-1655.

27. Hulthen R. Kramers-Kronig relations generalized: on dispersion relations for finite frequency intervals. A spectrum-restoring filter // JOSA. 1982. — V.72, №6. — P.794-803.

28. Balzarotti A., Colavita E., Gentile S., Rosei R. Kramers-Kronig analysis of moulated reflectance data investigation of errors // Applied Optics. 1975. — V.14, №10. - P.2412-2417.

29. Jezierski K., Misiewicz J. Surface roughness as a physical cause of the dip in the results of a Kramers-Kronig analysis of Zn3P2 // JOSA B. 1984. — V.l, №6, P.850-852.

30. Young R.H. Validity of the Kramers-Kronig transformation used in reflection spectroscopy // JOS A. 1977. - V.67, №4. - P.520-523.

31. Belogorokhov A.I., Zakharov I.S., Kochura A.V., Knjazev A.F. Far-infrared reflectivity of Cd3xZnxAs2 monocrystals // Applied Physics Letters. — 2000. — V.77, №14. P.2121-2123.

32. Palmer K.F., Williams M.Z., Budde B.A. Multiply subtractive Kramers-Kronig analysis of optical data // Applied Optics. 1998. - V.37, №13. — P.2660-2673.

33. Deilbler L.L., Smith M.H. Measurement of the complex refractive index of isotropic material with Mueller matrix polarimetry // Applied Optics. — 2001.- V.40, №22. P.3659-3667.

34. Caspers W.J. Dispersion relations for nonlinear response // Physical Review.- 1964. V.133, №5 A. - P.A1249-A1251.

35. Bertie J.E., Zhang S.L. Infrared intensities of liquids. IX, The Kramers-Kronig transform, and its approximation by the finite Hilbert transform via fast Fourier transforms // Canadian Journal of Chemistry. 1992. — V.70. — P.520-531.

36. Bean B.L., Izatt J.R. Verification of the Kramers-Kronig relations in optically pumped ruby // JOSA. 1973. - V.63, №7. - P.832-839.

37. Neufeld J., Andermann G. Kramers-Kronig dispersion-analysis method for treating infrared transmittance data // JOSA. 1972. - V.62, №10.- P.l 1561162.

38. Querry M.R., Holland W.E. Kramers-Kronig analysis of ratio reflectance spectra measured at an oblique angle // Applied Optics. 1974. - V.13, №3.- P.595-598.

39. Roessler D.M. Kramers-Kronig analysis of reflection data // British Journal of Applied Physics. 1965. - V.16, P.l 119-1123.

40. Boukamp В.A. Practical application of the Kramers-Kronig transformation on impedance measurements in solid state electrochemistry // Solid State Ionics, 1993, v.62, p.131-141.

41. Milton G.W., Eyre D.J., Mantese J.V. Finite frequency range Kramers-Kronig relations: bounds on the dispersion // Physical Review Letters. — 1997. V.79, №16. - P.3062-3065.

42. Delin A. Relation between broadening and Kramers-Kronig transformation of calculated optical spectra // Optics Communications. 1999. - V.167. -P. 105-109.

43. Yamamoto K., Ishida H. Complex refractive index determination for uniaxial anisotropy with use of Kramers-Kronig analysis // Applied Spectroscopy. — 1997. V.51, №9. - P.1287-1293.

44. Kishida H., Hasegawa Т., Iwasa Y., Koda T. Dispersion relation in the third-order electric susceptibility for polysilane film // Phys. Rev. Lett. 1993. -V.70, №24. - P.3724-3727.

45. Якубович Е.И. О связи между вещественной и мнимой частями поляризуемости нелинейной резонансной среды // ЖЭТФ. 1969. — Т.57, № 6(12). — С.2120-2124.

46. Страшникова М.И., Моздор Е.В. О границах применения соотношений Крамерса-Кронига в присутствии добавочной световой волны // ЖЭТФ. 1998. - Т.114. - № 4(10) . - С.1393-1406.

47. Бункин Ф.В. К теории спектроскопического эффекта насыщения // Радиофизика. 1962. - Т.5, №4. - С.687-696.

48. Коган Ш.М. К электродинамике слабо нелинейных сред // ЖЭТФ. -1962. Т.43, № 1(17) . - С.304-307.

49. Peterson C.W. Causality calculations in the time domain: An efficient alternative to the Kramers-Kronig method // JOS A- 1973. V.63, №10. -P. 1238-1242.

50. Bauer R.S., Spicer W.E., White J J. Investigation of the Kramers-Kronig analysis: revised optical constants of AgCl // JOS A. — 1974. — V.64, №6. -P.830-833.

51. Hale G.M., Holland W.E., Querry M.R. Kramers-Kronig analysis of relative reflectance spectra measured at an oblique angle // Applied Optics. — 1973. -V.12, №1. — P.48-51.

52. Tayeb Anki M.M., Lefez B. Optical constants of various chromites as determined by Kramers-Kronig analysis // Applied Optics. 1996. - V.35, №9. — P. 1399-1403.

53. Nussenzweig H.M. Causality and dispersion relations. — Academic, New York.-1972.-p.430.

54. Hutchings D., Sheik-Bahae M., Hagan D., Van Stryland E. Kramers-Kronig relations in nonlinear optics // Optical and Quantum Electronics. — 1992. — V.24. — P.l-30.

55. Sheik-Bahae M., Hasselbeck M. // HandBook of Optics. 1900. - V.4. -chapter 17.-P.17.3-17.38.

56. Kador L. Kramers-Kronig relations in nonlinear optics // Applied Physics Letters. 1995. - V.66, №22. - P.2938-2939.

57. Brauchle C., Burland D. Holographic methods for the investigation of photochemical and photophysical properties of molecules // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1983. - v.22. - P.582-598.

58. Bassani F., Scandolo S. Dispersion relations and sum rules in nonlinear optics II Phys. Rev. B. 1991. - V.44, №.16. - P.8446-8453.

59. Капои H. Kobayashi T. Simultaneous measurement of real and imaginary parts of nonlinear susceptibility for the verification of the Kramers-Kronig relations in femtosecond spectroscopy // Optics Communications. 2000. — V.178. - P.133-139.

60. Васильева М., Гульбинас В., Кабелка В., Масалов А., Сырус В. Дисперсия фазового отклика растворов красителей при пикосекундном возбуждении // Квантовая электроника. — 1984. — T.l 1, № 7. — С.1431-1436.

61. Васильева М., Вищакас Ю., Гульбинас В., Кабелка В., Малышев В. Масалов А., Сырус В. Амплитудная и фазовая части нелинейного отклика красителей // Квантовая электроника. — 1984. Т. 11, № 1. — С.90-97.

62. Myers R., Helg Т., Barnes Т., Woolhouse A., Haskell Т. Characterization of dye-doped media for real-time holography // Optics Communications.1997.-V. 137, P.223-228.

63. Weiner J.S., Miller D.A.B., Chemla D.S. Quadratic electro-optic effect due to the quantum confined Stark effect in quantum wells // Applied Physics Letters. 1987. - V.50, №13. - P.842-844.

64. Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Miloglyadov E.V., Linke R.A., Redmonel I., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P., Sobdev B.P. Mechanisms of writing and decay of holographic gratings in semiconducting CdF2i Ga // J. of Appl. Phys.1998. V.83, №4. - P.2215-2221.

65. Lee Y., Chavez-Pirson A., Koch S., Gibbs H., Park S., Morhange J., Jeffery A., Peyghambarian N., Banayi L., Gossard A., Wiegmann W. Room-temperature optical nonlinearities in GaAs // Phys. Rev. Lett. — 1986. — V.57, №.19. — P.2446-2449.

66. Zhang X., Chen Z., Cui D., Yang G., Wang R. Observation of a large dc Kerr effect in the intervalence subband of SiixGex/Si multiple quantum wells // Applied Physics Letters. 1996. - V.69, №21. - P.3164-3166.

67. Zeisel D., Hampp N. Spectral relationship of light-induced refractive index and absorption changes in bacteriorodopsin film containing wild type BRwx and the variant BRD96N // J. Phys. Chem. 1992. - V.96. - P.7788-7792.

68. Renesse R., Bouts F. Efficiency of bleaching agents for holography // Optik. 1973. - V.38, №2. - P.156-168.

69. Tokunaga E., Terasaki A., Kobayashi T. Femtosecond time-resolved dispersion relations studied with a frequency-domain interferometer // Physical Review A. 1993. - V.47, №6. - P.R4581-R4584.

70. Ridener F.L., Good R.H. Dispersion relations for nonlinear systems of arbitrary degree // Phys. Rev. B. 1975. - V.l 1, №8. - P.2768-2772.

71. Peiponen K.E. Nonlinear susceptibilities as a function of several complex angular-frequency variables // Phys. Rev. В.- 1988.-V.37, №11. -P.6463-6467.

72. Hampp N., Popp A., Braeuchle C. Diffraction efficiency of bacteriorhodop-sin films for holography containing bacteriorhodopsin wild type BRwt and its BRD85E and BRD96n // J• Phys. Chem. 1992. - V.96, №11.- P.4679-4685.

73. Ярив А. Квантовая электроника и нелинейная оптика- М.: Советское радио, 1973.- 455 е.80.0esterhelt., Stoeckenius W. Rhodopsin-like protein from the purple membrane of Halobacterium halobium II Nature (New Biol.)- — 1971. — V.233, №39. — P. 149-152.

74. Скулачев В.П. Биоэнергетика. Мембранные преобразователи энергии // М.: Высшая школа, 1989. -€.102-117.

75. Stoeckenius W Bacterial rhodopsins: evolution of a mechanistic model for the ion pumps // Protein Science. 1999. - V.8, №2. - P.447-459.

76. Birge R.R. Nature of the primary photochemical events in rhodopsin and bacteriorhodopsin // Biochem.Biophys. Acta. 1990. - V.1016, №3. -P.293-327.

77. Zaitsev S. Yu., Kozhevnikov N. M., Barmenkov Yu. O., Lipovskaya M. Yu. Kinetics of dynamic holograms recording in polymer films with immobilized bacteriorhodopsin // Photochemistry and Photobiology. 1992. - V.55. -P.851-856.

78. Birge R.R. Protein based computers // Scientific American. 1995. — №3. -P.90-95.

79. Hampp N., Brauchle Chr., Oesterhelt D. Bacteriorhodopsin wildtype and variant aspartate-96-asparagine as reversible holographic media // Biophys. J. 1990. - V.58, №1. - P.83-93.

80. Seitz A., Hampp N. Kinetic optimization of bacteriorhodopsin films for holographic interferometry // J.Phys.Chem. B. -2000. -V.104, № 30. -P.7183-7192.

81. Gehrtz M., Pinsl J., Brauchle Ch. Sensitive detection of phase and absorption gratings: phase-modulated, homodyne detected holography // Appl. Phys. — 1987.-V.43.-P.61-77.

82. Kozhevnikov N.M. Dynamic holographic microphasometry // Proc. SPIE. -1991. V.1507. -P.509-516.

83. Барменков Ю.О., Кожевников H.M. Запись бегущих голограмм в суспензиях, содержащих бактериородопсин // ЖТФ. — 1991. Т.61, №.7. — С.121-125.

84. Wei Т., Hagan D., Sense М., Van Stryland Е., Perry J., Coulter D. Direct measurements of nonlinear absorption and refraction in solutions of phthalo-cyanines // Applied Physics B. 1992. - V.54. - P.46-51.

85. Sifuents C., Barmenkov Yu., Kir'yanov A. The intensity dependent refractive index change of bacteriorhodopsin measured by the Z-scan and phase-modulated beams techniques // Optical Material 2002. - V.19. - P.433-442.

86. М.дель Райо, Барменков Ю., Кирьянов А., Сифуэнтес К., Кожевников Н. Исследование оптической нелинейности полимерных пленок, содержащих органические материалы // Оптический журнал. — 2001. — Т.68, №11.- С.26-32.

87. Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Стекла для ионного обмена в интегральной оптике: современное состояние и тенденции дальнейшего развития // Физика и химия стекла. 1999. - Т.25, №1. — С.21-69.

88. Глебов Л.Б., Докучаев В.Г., Евстропьев С.К., Морозова И.С. Исследование заглубленных планарных градиентных волноводов методом волно-водного секционирования. — Оптика и спектроскопия. -1985. — Т.65, №3, С.737-741.

89. Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: Физические основы, вопросы расчета и применения. — М.: Энергоатомиздат. -1990. 256 с.

90. Андриеш A.M., Кульчин Ю.Н., Пономарев В.В., Смирнова А.С. Запись и считывание голограмм в планарном волноводе // Оптика и спектроскопия.- 1983.-Т.55, №2.-С. 331-333.

91. Винецкий В.Л., Кухтарев Н.В., Одулов С.Г., Соскин М.С. Динамическая самодифракция когерентных световых пучков // УФН. — 1979. — Т. 129. — С.113-137.

92. Винецкий В.Л., Кухтарев Н.В. Кинетика перекачки энергии световых пучков динамической голографической решеткой // Письма в ЖТФ. — 1976. Т.2, №20. - С.928-932.

93. Gunter P. Holography, coherent light amplification and optical phase conjugation with photorefractive materials // Physics Reports. 1982. — V.93, №4. -P.l99-299.

94. Корчемская Е.Я., Соскин M.C., Тараненко В.Б. Пространственно — поляризационное ОВФ при четырехволновом смешении в пленках биохром // Квантовая электроника. 1987. - Т. 14, №4. - С.714-721.

95. Werner О., Fisher В., Lewis A., Nebenzahl I. Saturable absorption, wave mixing and phase conjugation with bacteriorhodopsin // Optics Letters. — 1990. V.15, №20. - P.l 117-1119.

96. Zeisel D., Hampp N. Dynamic self-pumped phase-conjugating mirror based on the bacteriorhodopsin variant D96N // Optics Letters. — 1994. — V.19. — P.1412-1414.

97. Werner O., Daisy R., Fisher В. Forward phase conjugation by three-wave mixing with bacteriorhodopsin // Optics Communications. 1992. — V.92, №1.-P.108 -110.

98. Takei H., Shimuzu N. Nonlinear optical properties of a bacteriorhodopsin films in a Fabri-Perot cavity // Optics Letters. 1994. - V.19, № 4. - P.248-250.

99. Кожевников Н.М., Королев А.Е., Коклюшкин А.В., Липовская М.Ю., Назаров В.Н. Запись динамических решеток в нелинейно-оптическом покрытии планарного волновода // Оптика и спектроскопия. — 2003. — Т.94, № 4. С.841-847.

100. Кожевников Н.М., Королев А.Е., Липовская М.Ю., Назаров В.Н. Голо-графическая запись в суспензии бактериородопсина D96N с оптически управляемой инерционностью // Оптический журнал. — 2000. — Т.67, № 8. С.27 - 30.

101. Барменков Ю.О., Кожевников Н.М. Насыщение фотоотклика при голо-графической записи в бактериородопсине // ЖТФ. 1991. — Т.61, №7. — С.121-125.

102. Wang C.H., Bacon M., Kar A., Wherrett В., Baxter R. Read times for bacte-riorhodopsin-film optical cache memory // JOSA B. -1997. V.14, № 9. -P.2304-2309.

103. Chen F., Hou X., Li B.F., Jiang L., Hammp N. Optical information storage of bacteriorhodopsin molecule film: experimental study // Materials Science and Engineering B. 2000. - V.B76, №1. - P.76-78.

104. Stiart J.A., Marcy D.L., Wise K.J., Birge R.R. Volumetric optical memory based on bacteriorhodopsin // Synthetic Metals.-2002.-V.127,№l-3.-P.3-15.

105. Grout M.J. Application of bacteriorhodopsin for optical limiting eye protection filters // Optical Materials. 2000. - V.14, №2. - P.155-160.

106. Балашов С.П. Фотохромные превращения бактериородопсина при низких температурах // В сб.: Светочувствительные биологические комплексы и оптическая обработка информации, Пущино. — 1985, С.49-67.

107. Балашов С.П., Литвин Ф.Ф. Фотохимические превращения бактериородопсина. М.: МГУ, 1985. - 165 с.

108. Korolev A., Koklushkin A., Nazarov V., Kozhevnikov N., Lipovskaya M. Controlled two-wave mixing in nonlinear coating of planar waveguide // CLEO/Europe 2003, Europhysics Conference Abstracts. 2003. - V.27E. -paper CF1T.

109. Koklushkin A., Korolev A., Kozhevnikov N. Photoinduced changes in absorption spectrum of bacteriorhodopsin under two-wavelength excitation // XI Laser Optics Conference, Saint-Petersburg. 2003. — paper TuR4-p09.

110. Коклюшкин A.B., Королев A.E. Светоиндуцированные изменения в спектре поглощения бактериородопсина при двухдлиноволновом возбуждении. Оптика и спектроскопия. — 2004. Т. 97 , №3. - С.393-398.

111. Ландау Л., Лифшиц Е. Электродинамика сплошных сред т.VIII. М.: Наука, 1992. - 661 с.

112. Королев А.Е., Стаселько Д.И. Экспериментальное исследование записи динамических голограмм в пределах контура поглощения резонансной атомной среды // Оптика и спектроскопия 1985.-Т.58, №1— С.147-152.

113. Королев А.Е., Назаров В.Н., Стаселько Д.И. Исследование чувствительности и разрешающей способности резонансных атомных сред с однородно-уширенными линиями поголощения // ЖТФ. 1985. - Т.55, №1. — С-111-118.

114. Королев А.Е., Стаселько Д.И. Стационарная запись динамических голограмм в насыщающихся амплитудно-фазовых средах // ЖТФ. — 1984. — Т.54, №2.-С.314-322.

115. Пантел Р., Путхов Г. Основы квантовой электроники. — М.: МГУ, 1972. -384 с.

116. Jaaskelainen Т., Leppanen V., Parkkinen S., Khodonov A. The photochromic properties of 4-keto bacteriorhodopsin // Optical Materials. 1996. — V.6. — P.339-345.

117. Vanhanen J., Leppanen V., Jaaskelainen Т., Parkkinen J., Parkkinen S. Nonlinear transmittans of the 4-keto bacteriorhodopsin // Optical Materials. — 1999.-V.12.-P.473-480.

118. Jussila Т., Tkachenko N., Parkkinen S., Lemmetyinen H. Kinetics of photoactive bacteriorhodopsin analog 3,4-didehydroretinal // J. of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2001. - V.62. -P. 128-132.

119. Suhara Т., Nishihara H., Koyama J. Waveguide hologram: a new approach to hologram integration // Optics Communications. — 1979. V.19, №3. — P. 353-358.

120. Мировицкий Д.И., Будагян И.Ф., Дубровин В.Ф. Микроволновая оптика и голография. М.: Наука, 1983. - 315 с.

121. Баблумян А.С., Морозов В.Н., Путилин А.Н., Шермергор Т.Д. Волно-водные голограммы в системах передачи, хранения и обработки информации II Труды ФИАН: Инжекционные лазеры в системах передачи и обработки информации. 1987. - Т. 185. - С. 164-190.

122. Каргин Ю.Ф., Саликаев Ю.Р., Шандаров С.М., Цисарь И.В. Двухпучко-вое взаимодействие на фоторефрактивных решетках в планарных волноводах Bi12Ti02o/BiI202o Н Письма в ЖТФ. 1994. - Т.20, №24. -С.55-58.

123. Song Q.W., Zhang С., Ku C.-Y., Huang M.-C., Gross R., Birge R. Determination of the thermal expansion and thermo-optic coefficients of a bacteriorhodopsin film // Optics Communications. 1995. -V.l 15.- P.471-474.

124. Song Q.W., Wang X.-M., Birge R.R., Downie J.D., Timucin D., Gary C. Propagation of a Gaussian beam in a bacteriorhodopsin film // JOSA B. — 1998. V. 15, №5. - P. 1602-1609.

125. Song Q.W., Zhang C., Gross R., Birge R. The intensity-dependent refractive index of chemically enhanced bacteriorhodopsin // Optics Communications. 1994. - V.l 12. - P.296-301.

126. Tkachenko N., Savransky V., Sharonov A. Time-resolved refractive index changes during the BR photocycle // Eur. Biophys. J 1989. - V.l7. — P.131-136.

127. Govindjee R., Balashov S.P., Ebrey T.G. Quantum efficiency of the photochemical cycle of bacteriorhodopsin // Biophys. J. 1990. — V.58. — P.597-608.

128. Downie J.D., Smithy D.T., Measurements of holographic properties of bacteriorhodopsin films // Applied Optics. -1996. V.35, №29. - P.5780-5789.

129. Абдулаев Н.Г., Барменков Ю.О., Кожевников H.M. Динамические М-голограммы в бактериородопсине, записанные фазомодулированными пучками // Письма в ЖТФ. 1991. - Т. 17, №18. - С.5-9.

130. Барменков Ю.О., Кожевников Н.М., Липовская М.Ю. Измерение параметров фоторефрактивных сред для записи динамических голограмм // Оптика и спектроскопия. 1988. - Т.64, №1. - С.225-228.

131. Henderson R. The purple membrane from Halobacterium halobium II Ann. Rev. Biophys. Bioeng. 1977. - V.6. - P.87-109.

132. Ludmann K., Ganea C., Varo G. Back photoreaction from intermediate M of bacteriorhodopsin photocycle // J. Photochem. Photobiol. B: Biology. — 1999. V.49. - P.23-28.

133. Korchemskaya E., Stepanchikov D., Dyukova T. Photoinduced anisotropy in chemically-modified films of bacteriorhodopsin and its genetic mutants // Optical materials. 2000. - V.14. - P.l85-191.

134. Драчев JI., Каулен А., Скулачев В., Хитрина JL, Чекулаева J1. Особенности фотохимических превращений бактериородопсина при низких значениях рН // Биохимия. 1981. - Т.46, №5. - С.897-903.

135. Савранский В., Ткаченко Н., Чухарев В. Изменение показателя преломления в фотоцикле бактериородопсина // Биологические материалы. — 1987. Т.4, № 5. - С.479-485.

136. Bacon М., Wang С., Kar A., Baxter R., Wherrett В. Nanosecond optical excitation dynamics of long M-state lifetime bacteriorhodopsin films // Optics Communications. 1996. - V.124. - P. 175-183.

137. Varo G., Lanyi J. Pathways of the rise and decay of the M photointermedi-ate(s) of bacteriorhodopsin // Biochemistry. 1990. - V.29. - P.2241-2250.

138. Шкроб А., Родионов А. Множественность форм релаксирующих молекул бактериородопсина // Биоорганическая химия. —1978.-Т.4, №4 — С.500-512.

139. Hampp N., Thoma R., Oesterhelt D, Brauchle Chr. Biological photochrome bacteriorhodopsin and its genetic variant Asp96—>Asn as media for optical pattern recognition // Applied Optics. 1992. - V.31, № 11. - P. 1834-1841.

140. Thoma R., Hampp N., Brauchle C., Oesterhelt D. Bacteriorhodopsin films as spatial light modulators for nonlinear-optical filtering // Optics Letters. — 1991. V.16, №9. - P.651-653.

141. Sanchez-de-la-Llave D., Fiddy M. Incoherent-to-coherent conversion and square-law transmission based on photoinduced birefringence in bacteriorhodopsin // Applied Optics. 1999. - V.38, № 5. - P.815-821.

142. Sanio M., Settele U., Anderle K., Hampp N. Optically addressed direct-view display based on bacteriorhodopsin // Optics Letters. 1999. — V.24, № 6. -P.379-381.

143. Clays K., Elshocht S., Persoons A. Bacteriorhodopsin: a natural (nonlinear) photonic bandgap material // Optics Letters. 2000. - V.25, № 18. — P.1391-1393.

144. Oesterhelt D., Hess B. Reversible photolysis of the purple complex in the purple membrane of Halobacterium halobium II Eur. J. Biochem. 1973. — V.37.- P.316-326.

145. Oesterhelt D., Meentzen M., Schuhmann L. Reversible dissociation of the purple complex in bacteriorhodopsin and identification of 13-cis and all-trans-retinal as its chromophores // Eur. J.Biochem.-1973.-V.40.-P.453-463.

146. He B.J-A., Samuelson L., Li L., Kumar J, Tripathy S.K. Bacteriorhodopsin thin film assemblies — immobilization, properties and applications // Advance Materials. 1999. - V.l 1, №6. - P.435-446.

147. Li B.-F., Li J.-R., Song Y.-C., Jiang L. A study of the improvement of photoelectric responses on a Langmuir-Blodgett films containing bacteriorhodopsin // Materials Science and Engineering: C. 1995. - V.3. - P.219-222.

148. Houjou H., Koyama K., Wada M., Sameshima K., Inoue Y., Sakurai M. Effects of the protein electrostatic environment on the absorption maximum of bacteriorhodopsin // Chemical Physics Letters. 1998. - V.294. - P. 162-166.

149. Kitagawa Т., Maeda A. Vibrational spectra of rhodopsin and bacteriorhodopsin // Photochemistry and Photobiology. 1989. - V.50, №6. - P.883-894.

150. Millerd J., Rohrbacher A., Brock N., Chau C.-K., Smith P., Needleman R. Improved sensitivity in blue-membrane bacteriorhodopsin films // Optics Letters. 1999.-V.24, №19.-P. 1355-1357.

151. Gartner W., Oesterhelt D. Methoxyretinals in bacteriorhodopsin. // J. Bio-chem. 1988. —V.176.-P.641-648.

152. Wang C.H., Bacon M., Kar A.K., Wherett B.S., Baxter R.L. Read times for bacteriorhodopsin film optical cache memory // JOS A B. - 1997. — V.14, №9. — P.2304-2309.

153. Leppanen V., Haring Т., Jaaskelainen Т., Vartianen E., Parkkinen S., Parkki-nen J. The intensity dependent refractive index change of photochromic proteins // Optics Communications. 1999. - V.l63. -P.l89-192.

154. Микаэлян A.JL, Никанорова E.A., Салахутдинов B.K. Динамика дифракционной эффективности периодически регенерируемых голограмм в бактериородопсине // Квантовая электроника. — 1994- Т.21, №8. — С.781-784.

155. Бункин Ф.В., Всеволодов Н.Н., Дружко А.Б., Мицнер Б.И., Прохоров A.M., Савранский В.В., Ткаченко Н.В., Шевченко Т.Б. Дифракционная эффективность бактериородопсина и его аналогов // Письма в ЖТФ. — 1981. Т.7, №.24. - С. 1471-1479.

156. Дружко А.Б., Шахбазян В.Ю., Бактериородопсин и его производные как материал для оптической записи: фотохромизм 14-F бактериородопсина // Журнал научной и прикладной голографии. — 2002. — Т.47. — С.61-67

157. Коклюшкин А.В., Королев А.Е. Применение дифференциальных дисперсионных соотношений для предсказания параметров динамических голограмм. Научно-практическая конференция «Лазеры, Измерения, Информация 2003», Санкт-Петербург. — 2003. С.60-62.

158. Коклюшкин А.В. Особенности использования дисперсионных соотношений для оценки эффективности четырехволнового смешения. Школа-семинар «Современные проблемы в физике 2004», Минск. — 2004. -С. 165-169.

159. Korolev A., Kozhevnikov N., Koklushkin A., Lipovskaya М., Nazarov V. Real-time grating recording in nonlinear coating of planar waveguide. International Quantum Electronics Conference IQEC 2002, Technical Digest, Moscow. 2002. - paper Q Tu05. - P.313.

160. Bolger B. CW parametric wave- front conjugation and reproduction in sodium vapor by evanescent pump fields // JOS A. 1978. - V.68, №11 — P. 1622-1623.

161. Malouin C., Villeneuve A., Vitrant G., Lessard R.A. Degenerate four-wave mixing geometry in thin-film waveguides for non-linear material characterization // Optics Letters. 1996. - V.21, №1. - P.21-23.

162. Унгер Х.-Г. Планарные и волоконные оптические волноводы. — М.: Мир, 1980.-656 с.

163. Кожевников Н.М., Королев А.Е., Липовская М.Ю. Спекл-интерферометрия фазомодулированных пучков // Оптика и спектроскопия. 2001. - Т.90, № 3. - С.487-489.

164. Хансперджер Р. Интегральная оптика. Теория и технология. М.: Мир. - 1985.-379 с.

165. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука, 1974. 832 с.1. Благодарности