Возбуждение сигналов фотонного эха и оптического сверхизлучения в примесных кристаллах, нанокристаллах и метаматериалах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Власова, Дарья Дмитриевна

• Власова, Дарья Дмитриевна
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Власова, Дарья Дмитриевна

Оглавление

Условные сокращения

Введение

Список авторских публикаций

1 Оптические переходные процессы и оптическая обработка информации

1.1. Фотонное эхо

1.2. Оптическая обработка информации

1.3. Коллективное спонтанное излучение

2 Кодовое разделение каналов и ассоциативная выборка информации в режиме фотонного эха

2.1. Долгоживущее фотонное эхо

2.2. Многоканальная память на основе долгоживущего фотонного

эха с кодовым разделением каналов

2.3. Когерентное детектирование

3 Оптимальные условия возбуждения сигналов догоживущего фотонного эха в примесных нанокристаллах

3.1. Долгоживущее фотонное эхо в ван-флековских парамагнетиках

3.2. Релаксационные процессы

3.3. Долгоживущее фотонное эхо в примесных нанокристаллах

4 Оптическое сверхизлучение на кооперативных переходах в метаматериалах 68 4.1. Кооперативные процессы

4.2. Основное кинетическое уравнение

4.3. Оптическое сверхизлучение в материалах с близким к нулю показателем преломления

4.4. Реализация сверхизлучения на кооперативном переходе в мета-материале с близким к нулю показателем преломления

4.5. Сверхизлучательное рассеяние вперед на кооперативных переходах

Основные результаты и выводы

Список цитируемой литературы

УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АФЭ — аккумулированное фотонное эхо

ВФП — ван-флековский парамагнетик

ДФЭ — долгоживущее фотонное эхо

ОЗУ — оптическое запоминающее устройство

ПФЭ — первичное фотонное эхо

СИ — сверхизлучение

ССОП — спектрально-селективная оптическая память

СФ — суперфлуоресценция

СФЭ — стимулированное фотонное эхо

ФЭ — фотонное эхо

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Возбуждение сигналов фотонного эха и оптического сверхизлучения в примесных кристаллах, нанокристаллах и метаматериалах»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время много внимания уделяется разработке оптических запоминающих устройств и оптических процессоров на основе когерентных переходных и кооперативных оптических явлений типа фотонного эха (ФЭ) и сверхизлучения (СИ). Это связано, прежде всего, с теми возможностями, которые данные явления предоставляют для оптической обработки информации. Во-первых, оптические эхо-процессоры позволяют обрабатывать информацию со скоростью свыше 10 Гбит/с [1], т.е. могут обладать быстродействием, достаточным для их коммерческого использования. Во-вторых, обработка информации носит когерентный характер, т.е. позволяет запоминать, восстанавливать и преобразовывать не только амплитудные, но и фазовые характеристики сигналов. В режиме ФЭ экспериментально реализованы разнообразные корреляторы, маршрутизаторы и устройства задержки сигналов во времени [2-10], имеющие самый разнообразный спектр применения. В-третьих, в режиме ФЭ и сверхизлучения можно записывать, воспроизводить и преобразовывать квантовые состояния света [11,12], что является необходимым для создания квантовых повторителей [13], реализация которых позволит снять имеющиеся в настоящее время ограничения на протяжённость квантовых систем связи и криптографических сетей [14].

Полноценное использование устройств обработки информации на основе когерентных переходных и кооперативных оптических явлений в современных системах связи возможно лишь в многоканальном режиме. Поэтому актуальными являются исследования возможностей многоканальной обработки информации в режиме ФЭ, в частности кодового разделения каналов [15,16], которое является одним из стандартов используемых в настоящее время систем связи третьего поколения [17]. По сравнению с частотным и временным разделением каналов, кодовое разделение отличается более эффективным ис-

пользованием частотного диапазона, повышенной помехоустойчивостью и защищенностью.

Что касается носителей информации в оптических запоминающих устройствах, основанных на коллективных излучательных процессах, то наиболее перспективными являются примесные кристаллы и стекла, активированные редкоземельными ионами [18]. Во-первых, именно в этих средах достигнуты наибольшие времена оптической фазовой памяти порядка нескольких миллисекунд [19], что дает возможность использовать длинные фазоманипули-рованные последовательности импульсов при возбуждении сигналов эха. Во-вторых, наличие долгоживущих сверхтонких подуровней основного электронного состояния примесных ионов позволяет наблюдать сигналы долгоживу-щего фотонного эха (ДФЭ) и сохранять информацию о воздействии возбуждающих импульсов в течение нескольких часов [20-22]. Режим ДФЭ является наиболее удобным с точки зрения маршрутизации сигналов и когерентного детектирования. Одним из возможных способов увеличения времени релаксации долгоживущих состояний является изменение фононного спектра, которое можно получить при переходе от макроскопических образцов к нано-кристаллическим материалам. Поэтому актуальной задачей является исследование формирования сигналов ДФЭ в примесных нанокристаллах, обладающих, с одной стороны, характерной структурой долгоживущих уровней, а с другой стороны, — дискретным фононным спектром, имеющим области с пониженной плотностью фононных мод.

Наконец, следует отметить, что явление оптического СИ позволяет реализовать когерентное усиление оптических сигналов, что является важным при реализации различных режимов оптической обработки информации в режиме ФЭ. Кроме того, СИ лежит в основе функционирования лазеров класса Э, возможность создания которых на основе полупроводниковых материалов сейчас активно изучается [23,24]. Весьма перспективным режимом оптиче-

ского СИ является триггерное СИ на кооперативных переходах оптических примесных центров в кристаллах. В этом случае появляется возможность совмещения когерентного усиления слабого сигнала и преобразования частоты, благодаря чему частота накачки может быть меньше частоты усиливаемого сигнала. Возможность реализации такого режима оптического СИ обеспечивается, опять же, формированием в резонансной среде долгоживущих возбуждённых состояний. Но, в отличие от ДФЭ, в данном случае речь идёт о возбуждённых электронных состояниях примесных ионов, радиационное время жизни которых должно быть достаточно большим, чтобы позволить формирование сигналов СИ на кооперативном переходе. Перспективным способом управления радиационным временем жизни является внедрение оптических центров в материалы с показателем преломления, близким к нулю на частоте резонансного перехода. Такие материалы, а точнее метаматериалы, активно исследуются в настоящее время в связи с возможностью реализации на их основе эффективного связывания оптических волноводов [25], коррекции волнового фронта [26] и сужения диаграммы направленности точечных источников света [27].

Важно отметить, что необходимость миниатюризации устройств оптической обработки информации и объединения различных элементов (источников излучения, усилителей, носителей информации и детекторов) в интегральные оптические схемы естественным образом объединяет перечисленные выше актуальные направления исследований.

Целью диссертационной работы является разработка новых режимов возбуждения сигналов долгоживущего фотонного эха и оптического сверхизлучения в примесных кристаллах, нанокристаллах и метаматериалах, перспективных для использования в системах оптической обработки информации. В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи диссертационной работы:

1) теоретическая разработка методов кодового разделения каналов и ассоциативной выборки информации в устройствах оптической памяти на основе ДФЭ; разработка методов когерентного детектирования и маршрутизации сигналов на основе кодового разделения каналов;

2) исследование особенностей формирования сигналов ДФЭ в примесных нанокристаллах и анализ возможности увеличения времени жизни неравновесной населённости долгоживущих состояний за счет изменения фононного спектра;

3) исследование возможности наблюдения сигналов оптического сверхизлучения на кооперативных переходах атомных пар в протяжённых резонансных средах и возможности совмещения процессов когерентного усиления слабых оптических сигналов и преобразования частоты «вверх».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1) Система шумоподобных сигналов, сформированных на основе сегментов многофазовой последовательности Фрэнка, позволяет реализовать кодовое разделение каналов в устройствах оптической памяти на основе долго-живущего фотонного эха.

2) Время хранения информации в режиме долгоживущего фотонного эха в примесных нанокристаллах может быть больше, чем в макроскопических образцах из-за изменения фононного спектра при отсутствии резонанса между колебательными модами наноматрицы и электронными переходами примесного иона.

3) Внедрение оптических центров в метаматериал с показателем преломления, близким к нулю, позволяет совместить процессы оптического сверхизлучения на кооперативном переходе близкорасположенных оптических центров и преобразования частоты «вверх» излучения накачки.

Научная новизна результатов исследования состоит в следующем:

1) Предложен способ построения системы шумоподобных сигналов, осно-

ванный на использовании сегментов многофазовой последовательности Фрэнка, который позволяет по сравнению с системой случайных бифазовых сигналов существенно снизить взаимное влияние каналов и увеличить отношение сигнал/шум при считывании информации в режиме ФЭ.

2) Впервые исследованы особенности формирования сигналов ДФЭ в примесных нанокристаллах и определены оптимальные условия их возбуждения, выполнение которых необходимо для увеличения времени жизни неравновесной населённости долгоживущих состояний примесных ионов.

3) Впервые исследованы особенности СИ на кооперативных переходах близкорасположенных оптических центров, внедрённых в метаматериал с близким к нулю показателем преломления.

Практическая значимость полученных результатов заключается в том, что их можно использовать для создания устройств многоканальной обработки информации (корреляторы, маршрутизаторы и устройства задержки сигналов во времени), а также устройств, совмещающих когерентное усиление слабого сигнала с преобразованием частоты оптической накачки.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием математически достоверных методов описания, согласием аналитических результатов с численными расчетами и согласием с более ранними результатами других авторов в предельных частных случаях.

Личный вклад автора. Во всех совместных работах автором диссертации выполнены все численные эксперименты и их анализ. Значительная часть аналитических результатов получена автором самостоятельно, другие же получены совместно с научным руководителем при непосредственном участии диссертанта.

Апробация результатов. Основные результаты диссертации были представлены на международных симпозиумах по фотонному эхо и когерентной спектроскопии (Калининград, РЕСЗ'2005; Казань, РЕС8'2009), международ-

ных молодежных научных школах «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (Казань, 2005 г., 2006 г., 2007 г., 2010 г.), всероссийской конференции «Концепции симметрии и фундаментальных полей в квантовой физике XXI века» (Самара, 2005 г.), международных Чтениях по квантовой оптике (Самара, IWQO'2007; Волгоград, IWQO'2011), всероссийских школах-семинарах «Волновые явления в неоднородных средах» (Звенигород, 2008 г., 2010 г.), всероссийском семинаре памяти Д.Н. Клышко (Москва, 2009 г.), международной конференции по когерентной и нелинейной оптике "The International Conference on Coherent and Nonlinear Optics / The Lasers, Applications, and Technologies" (Казань, ICONO/LAT'2010), а также докладывались на семинарах лаборатории нелинейной оптики КФТИ КазНЦ РАН.

Тематика диссертации связана с одной из базовых тем КФТИ КНЦ РАН: «Разработка методов когерентной оптической спектроскопии сверхбыстрого разрешения, исследование ультрабыстрых процессов в примесных твердотельных средах, полупроводниках, нанообъектах и поиск оптимальных режимов использования неклассического света в квантовых устройствах обработки информации» (2008-2012 гг.). Индекс основного направления фундаментальных исследований: 2.3.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объём диссертации составляет 115 страниц машинописного текста, включая 25 рисунков и список цитируемой литературы из 158 наименований. Первая глава посвящена обзору исследований в области ФЭ и оптического СИ. Остальные главы содержат оригинальный материал, отражающий содержание защищаемых положений диссертационного исследования.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 10 научных работах: 8 статей опубликовано в центральной научной печати, из них 5 статей опубликованы в научных журналах, входящих в перечень научных

изданий ВАК, рекомендованных для публикации основных результатов диссертации; 2 публикации - статьи в трудах молодежных научных конференций.

СПИСОК АВТОРСКИХ ПУБЛИКАЦИЙ

[AI] Власова, Д. Д. Ассоциативная оптическая память на основе стимулированного фотонного эха с временным кодированием данных /Д. Д. Власова, А. А. Калачев, В. В. Самарцев // Тр. XIII международной молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» под ред. М. X. Салахова и В. В. Самарцева. - Казань:КГУ, 2004. - С. 383-389.

[А2] Власова, Д. Д. Ассоциативная выборка информации в режиме фотонного эха с использованием кодов Фрэнка / Д. Д. Власова,

A. А. Калачев // Тр. IX международной молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» под ред. М. X. Салахова и

B. В. Самарцева. - Казань:КГУ, 2005. - С. 65-68.

[A3] Власова, Д. Д. Когерентное детектирование фазоманипулирован-ных сигналов в режиме долгоживущего фотонного эха / Д. Д. Власова, А. А. Калачев // Теоретическая физика. — 2005. — Т. 6. — С. 144-150.

[A4] Власова, Д. Д. Кодовое разделение каналов в оптической памяти на основе фотонного эха / Д. Д. Власова, А. А. Калачев, В. В. Самарцев // Известия РАН, серия физическая. - 2006. - Т. 70, № 4. - С. 518-521.

[А5] Власова, Д. Д. Ассоциативная выборка информации в оптической памяти на основе фотонного эха с использованием кодов Фрэнка / Д. Д. Власова, А. А. Калачев, В. В. Самарцев // Ученые записки КГУ, серия физико-математические науки. — 2006. — Т. 148, кн. 1. — С. 77-82.

[А6] Vlasova, D. D. Code division in optical memory devices based on photon echo / A. A. Kalachev, D. D. Vlasova // Proceedings of SPIE. - 2006. - V. 6181.

- P. 61810G.

[A7] Власова, Д. Д. Оптимальные условия возбуждения сигналов дол-гоживущего фотонного эха в примесных нанокристаллах / Д. Д. Власова, А. А. Калачев // Известия РАН, серия физическая. — 2008. — Т. 72, № 12. — С. 1750-1753.

[А8] Власова, Д. Д. Долгоживущее фотонное эхо в примесных нанокристаллах / Д. Д. Власова, А. А. Калачев // Ученые записки КГУ, серия физико-математические науки. — 2008. — Т. 150, кн. 2. — С. 86-91.

[А9] Vlasova, D. D. Long-lived photon echo in doped nanocrystals / A. A. Kalachev, D. D. Vlasova // Proceedings of SPIE. - 2008. - V. 7024. - P. 70240/.

[A10] Власова, Д. Д. Оптическое излучение на кооперативных переходах в метаматериалах / Д. Д. Власова, А. А. Калачев // Известия РАН, серия физическая. - 2012. - Т. 76, № 3. - С. 297-300.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Власова, Дарья Дмитриевна

Выводы

1) Долгоживущее фотонное эхо в примесных кристаллах позволяет эффективно реализовать кодовое разделение каналов в устройствах оптической обработки информации.

2) Изолированные примесные нанокристаллы и метаматериалы с близким к нулю показателем преломления являются перспективными материалами для возбуждения сигналов долгоживущего фотонного эха и кооперативного сверхизлучения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Власова, Дарья Дмитриевна, 2012 год

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Rebane, A. Ultrafast optical processing with photon echoes / A. Rebane,

M. Drobizhev, C. Sigel et. al. // J. Lumin. - 1999. - V. 83-84. - P. 325.

[2] Wang, X. Coherent transient data-rate conversion and data transformation / X. Wang, M. Afzelius, N. Ohlsson et. al. // Opt. Lett. - 2000. - V. 25.

- P. 945.

[3] Merkel, K. D. Signal correlator with programmable variable time delay based on optical coherent transients / K. D. Merkel, Z. Cole, W. R. Babbitt //J. Lumin. - 2000. - V. 86. - P. 375.

[4] Harris, T. L. Coherent transient data-rate conversion and data transformation / T. L. Harris, Y. Sun, W. R. Babbitt et. al. // Opt. Lett.

- 2000. - V. 25. - P. 85.

[5] Tian, M. Demonstration of optical coherent transient true-time delay at 4 Gbits/s / Mingzhen Tian, Randy Reibel, and W. Randall Babbitt // Opt. Lett. V. - 2001. -V. 26. - P. 1143.

[6] Reibel, R. High bandwidth spectral gratings programmed with linear frequency chirps / R. Reibel, Z. Barber, M. Tian et. al. //J. Lumin. — 2002. - V. 98. - P. 355.

[7] Merkel, K. D. Multi-Gigahertz radar range processing of baseband and RF carrier modulated signals in Tm:YAG / K. D. Merkel, R. Krishna Mohan, Z. Cole et. al. //J. Lumin. - 2004. - V. 107. - P. 62.

[8] Reibel, R. R. Broadband demonstrations of true-time delay using linear sideband chirped programming and optical coherent transients / R. R. Reibel, Z. W. Barber, J. A. Fischer et. al. // J. Lumin. -2004. -V. 107. - P. 103.

[9] Cole, Z. Unambiguous range-Doppler LADAR processing using 2 giga-sample-per-second noise waveforms / Z. Cole, P. A. Roos, T. Berg et. al. // J. Lumin. - 2007. - V. 127. - P. 146.

[10] Gorju, G. 10 GHz Bandwidth rf spectral analyzer with megahertz resolution based on spectral-spatial holography in Tm3+:YAG: experimental and theoretical study / Guillaume Gorju, Adrien Chauve, Vincent Crozatier et. al. // J. Opt. Soc. Am. B. - 2007. - V. 24. - P. 457.

[11] Moiseev, S. A. Complete Reconstruction of the Quantum State of a Single-Photon Wave Packet Absorbed by a Doppler-Broadened Transition / S. A. Moiseev, S. Kroll // Phys. Rev. Lett. - 2001. - V. 87. - P. 173601.

[12] Kalachev, A. Coherent control of collective spontaneous emission in an extended atomic ensemble and quantum storage / A. Kalachev, S. Kroll // Phys. Rev. A. - 2006. - V. 74. - P. 023814.

[13] Briegel, H. J. The role of imperfect local operations in quantum communication / H. J. Briegel, W. Dur, J. I. Cirac et. al. // Phis. Rev. Lett. - 1998. - V. 81. - P. 5932.

[14] Gisin, N. Quantum cryptography / N. Gisin, G. Ribordy, W. Tittel et. al. // Rev. Mod. Phys. - 2002. - V. 74. - P. 145.

[15] Babbitt, W. R. Spatial routing of optical beams through time-domain spatial-spectral filtering / W. R. Babbitt, T. W. Mossberg // Opt. Lett. — 1995. - V. 20. - P. 910.

[16] Harris, T. L. Demonstration of real-time address header decoding for optical data routing at 1536 nm / T. L. Harris, Y. Sun, R. L. Cone et. al. // Opt. Lett. - 1998. - V. 23. - P. 636.

[17] Скляр, Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. — М., 2004. — 1104 с.

[18] Macfarlane, R. М. High-resolution laser spectroscopy of rare-earth doped insulators: a personal perspective / R. M. Macfarlane //J. Lumin. — 2002. - V. 100. - P. 1.

[19] Sun, R. M. Recent progress in developing new rare earth materials for hole burning and coherent transient applications / Y. Sun, C. W. Thiel, R. L. Cone et. al. // J. Lumin. - 2002. - V. 98. - P. 281.

[20] Babbit, W. R. Time-domain frequency-selective optical data storage in a solid-state material / W. R. Babbit, T. Mossberg // Opt. Communs. — 1988. - V. 65. - P. 185.

[21] Kim, M. K. Multiple-bit long-term data storage by backward-stimulated echo in Eu3+:YA103 / M. K. Kim, R. Kachru // Opt. Lett. - 1989. - V. 14.

- P. 423.

[22] Mitsunaga, M. Time- and frequency-domain hybrid optical memory: 1.6kbit data storage in Eu3+R : YzSiO5 / M. Mitsunaga, R. Yano, N. Uesugi // Opt. Lett. - 1991. - V. 16. - P. 1890.

[23] Belyanin, A. A. Novel Schemes and Prospects of Superradiant Lasing in Heterostructures / A. A. Belyanin, V. V. Kocharovsky, VI. V. Kocharovsky et. al. // Laser Physics. - 2003. - V. 13. - P. 161.

[24] Noe II, G. T. Giant superfluorescent bursts from a semiconductor magneto-plasma / G. Timothy Noe II, Ji-Hee Kim, Jinho Lee et.al. // Nature Physics. - 2012. - V. 8. - P. 219.

[25] Silveirinha, M. Theory of supercoupling, squeezing wave energy, and field confinement in narrow channels and tight bends using e near-zero metamaterials / M. Silveirinha and N. Engheta // Phys. Rev. B. — 2007.

- V. 76. - P. 245109.

[26] А1й, A. Epsilon-near-zero metamaterials and electromagnetic sources: Tailoring the radiation phase pattern / Andrea Alu, Mario G. Silveirinha, Alessandro Salandrino et. al. // Phys. Rev. B. - 2007. - V. 75. - P. 155410.

[27] Enoch, S. A metamaterial for directive emission / S. Enoch, G. Tayeb, P. Sabouroux et.al. // Phys. Rev. Lett. - 2002. - V. 89. - P. 213902.

[28] Копвиллем, У. X. Световое эхо на парамагнитных кристаллах / У. X. Копвиллем, В. Р. Нагибаров // ФММ. - 1963. - Т. 15. - С. 313.

[29] Kurnit, N. A. Observation of a Photon Echo / N. A. Kurnit, I. D. Abella, S. R. Hartmann // Phys. Rev. Lett. - 1964. - V. 13. - P. 567.

[30] Евсеев, И. В. Когерентные переходные процессы в оптике / И. В. Евсеев, Н. Н. Рубцова, В. В. Самарцев. - М., 2009. - 536 с.

[31] Копвиллем, У. X. Исследование механизмов уширения резонансных

линий в рубине методом светового эха / У. X. Копвиллем, В. Р. Наги-баров, В. А. Пирожков и др. // Письма в ЖЭТФ. — 1974. — V. 20. — С. 139.

[32] Елютин, С. О.Теория формирования импульсов фотонного (светового) эха / С. О. Елютин, С. М. Захаров, Э. А. Маныкин // ЖЭТФ. —

1979. - Т. 76. - С. 835.

[33] 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. - С. 293.

[34] Калачев, А. А. Когерентные явления в оптике / А. А. Калачев,

В. В. Самарцев. - Казань:КГУ, 2003. - 280 с.

[35] Маныкин, Э. А. Оптическая эхо-спектроскопия / Э. А. Маныкин,

B. В. Самарцев. - М., 1984. - 270 с.

[36] Chen, Y. С. Photon echo relaxation in LaF3:Pr3+ / Y. C. Chen,

K. P. Chiang, S. R. Hartmann //Opt. Communs. - 1979. - V. 29. -P. 181.

[37] Mossberg, T. W. Time-domain frequency-selective optical data storage /

T. W. Mossberg // Opt. Lett. - 1982. - V. 7. - P. 77.

[38] Carlson, N. W. Temporally programmed free-induction decay /

N. W. Carlson, Y. S. Bai, W. R. Babbitt et. al. // Phys. Rev.A. - 1984. -V. 30. - P. 1572.

[39] Василенко, JI. С. Форма сигналов фотонного эха в газе / Л. С. Василенко, Н. Н. Рубцова // Оптика и спектроскопия. — 1985. — Т. 59. —

C. 52.

[40] Mitsunaga, М. Bit optical data storage in Еи3+:УА10з by accumulated photon echoes / M. Mitsunaga, N. Uesugi // Opt. Lett. — 1990. — V. 15. - P. 195.

[41] Bai, Y. C. Coherent transient optical pulse-shape storage/recall using frequency-swept excitation pulses / Y. C. Bai, W. R. Babbit, T. W. Mossberg // Opt. Lett. - 1986. - V. 11. - P. 724.

[42] Zhang, J. M. Use of phase-noisy laser fields in the storage of optical pulse shapes in inhomogeneously broadened absorbers / J. M. Zhang,

D. J. Gauthier, J. Huang et. al. // Opt. Lett. - 1991. - V. 16. - P. 103.

[43] Kroll, S. Frequency-chirped copropagating multiple-bit stimulated-echo storage and retrieval in Pr3+:YA103 / S. Kroll, L. Jusinski, R. Kachru // Opt. Lett. - 1991. - V. 16. - P. 517.

[44] Bai, Y. C. Coherent time-domain data storage with a spread spectrum generated by random biphase shifting / Y. C. Bai, R. Kachru, // Opt. Lett. - 1993. - V. 18. - P. 1189.

[45] Shen, X. A. Coherent saturation removal in time-domain optical memory by storage of frequency-chirped data pulses / X. A. Shen, R. Kachru, // Opt. Lett. - 1993 - V. 18. - P. 1967.

[46] Mossberg, T. W. Swept-carrier time-domain optical memory / T. W. Mossberg // Opt. Lett. - 1992. - V. 17. - P. 535.

[47] Lin, H. Experimental demonstration of swept-carrier time-domain optical memory / H. Lin, T. Wang, G. A. Wilson et. al. // Opt. Lett. - 1995. -V. 20. - P. 91.

[48] Lin, H. Demonstration of 8-Gbit/inch2 areal storage density based on swept-carrier frequency-selective optical memory / H. Lin, T. Wang, T. W. Mossberg // Opt. Lett. - 1995. - V. 20. - P. 1658.

[49] Lin, H. Single-sideband spectral holographic optical memory / H. Lin, T. Wang, T. W. Mossberg // Opt. Lett. - 1996. - V. 21. - P. 1866.

[50] Johnson, A. E. Spatially distributed spectral storage / A. E. Johnson,

E. S. Maniloff, T. W. Mossberg // Opt. Lett. - 1999. - V. 24. - P. 1526.

[51] Bai, Y. C. Experimental studies of photo-echo pulse compression / Y. C. Bai, T. W. Mossberg // Opt. Lett. - 1986. - V. 11. - P. 30.

[52] Graf, F. R. Data compression in frequency-selective materials using frequency-swept excitation pulses / F. R. Graf, В. H. Plagemann, U. R Wild et. al. // Opt. Lett. - 1996. - V. 21. - R 284.

[53] Elson, В. M. NAVY studies of photon echo memory use / В. M. Elson // Aviation Week and Space Technology. — 1983. — V. 118. — P. 102.

[54] Shen, X. A. High-speed pattern recognition by using stimulated echoes / X. A. Shen, R. Kachru // Opt. Lett. - 1992. - V. 17. - P. 520.

[55] Самарцев, В. В. Оптическая память на основе долгоживущего фотонного эха (обзор) / В. В. Самарцев, В. А. Зуйков, J1. А. Нефедьев // ЖПС. - 1993. - Т. 59. - С. 395.

[56] Shen, X. A. Impulse-equivalent time-domain optical memory / R. Hartman, R. Kachru // Opt. Lett. - 1996. - V. 21. - P. 833.

[57] Shen, X. A. Experimental demonstration of impulse-equivalent timedomain optical memory / X. A. Shen, R. Kachru // Opt. Lett. — 1996. -V. 21. - P. 2020.

[58] Zuikov, V. A. Long-Lived Photon Echo in a LaF3:Pr3+ Crystal: Polarization Properties, Influence of a Weak Magnetic Field, and a Problem of Local Data Erasure / V. A. Zuikov, I. S. Bikbov, S. V. Karamyshev, V. V. Samartsev // Laser Physics. - 1994. - V. 4. - P. 95.

[59] Kroll, S. Photon-echo-based logical processing / S. Kroll, U. Elman // Opt. Lett. - 1993. - V. 18. - P. 1834.

[60] Dicke, R. H. Coherence in Spontaneous Radiation Processes / R. H. Dicke // Phys. Rev. - 1954. - V. 93. - P. 99.

[61] Bonifacio, R. Cooperative radiation processes in two-level systems: Superfluorescence / R. Bonifacio, L. A. Lugiato // Phys. Rev.A. — 1975.— V. 11. - P. 1507.

[62] Андреев, А. В. Коллективное спонтанное излучение (сверхизлучение Дике) / А. В. Андреев, В. И. Емельянов, Ю. А. Ильинский // УФН. — 1980. -V. 131. - Р. 653.

[63] Gross, M. Superradiance: an essay on the theory of collective spontaneous

emission / M. Gross, S. Haroche // Phys. Rep. - 1982. - V. 93. - P. 301.

[64] Benedict, M. G. Superradiance: Multiatomic coherent emission /

M. G. Benedict, A. M. Ermolaev , V. A. Malyshev et.al. — BristolPhiladelphia, 1996. - 326 p.

[65] Carlson, N. W. Superradiance Triggering Spectroscopy / N. W. Carlson,

D. J. Jackson, A. L. Schawlow et al. // Opt. Communs. — 1980. — V. 32.

- P. 350.

[66] Walther, A. Experimental superradiance and slow-light effects for quantum memories / A. Walther, A. Amari, S. Kröll, A. Kalachev // Phys.

Rev. A. - 2009. - V. 80. - P. 012317.

[67] Файн, В. M. Квантовые явления в радиодиапазоне / В. М. Файн //

УФН. - 1958. - Т. 64. - С. 273.

[68] Glauber, R. The initiation of superfluorescense / R. Glauber and F. Haake

// Phys. Lett. A. - 1978. - V. 68. - P. 29.

[69] Schuurmans, M. F. H. Superfluorescence and amplified spontaneous

emission: A unified theory / M. F. H. Schuurmans, D. Polder // Phys.

Lett.A. - 1979. - V. 72. - P. 306.

[70] Polder, D. Superfluorescence: Quantum-mechanical derivation of

Maxwell-Bloch description with fluctuating field source / D. Polder, M. F. H. Schuurmans, Q. H. F. Vrehen // Phys. Rev.A. - 1979. - V. 19.

- P. 1192.

[71] Haake, F. Fluctuations in superfluorescence / F. Haake, H. King,

G. Schröder et.al. // Phys. Rev.A. -1979. - V. 20. - P. 2047.

[72] Bonifacio, R. Quantum statistical theory of superradiance. I. /

R. Bonifacio, P. Schwendimann, F. Haake // Phys. Rev.A. - 1971. - V. 4.

- P. 302.

[73] Bonifacio, R. Quantum statistical theory of superradiance. II. / R. Bonifacio, P. Schwendimann, F. Haake // Phys. Rev.A. - 1971. - V. 4.

- P. 854.

[74] Lobkov, V. S. Femtosecond photon echo in dye-doped polymer film at room temperature / V. S. Lobkov, K. M. Salikhov, V. V. Samartsev et.al. // Laser. Phys. Lett. - 2006. - V. 3. - P. 26.

[75] Варакин, Jl. E. Системы связи с шумоподобными сигналами. — М., 1985. - 384 с.

[76] Morsing, J. В. W. Photon echoes in the 3P0 3H4 transition of Pr3+/LaF3 / J. B. W. Morsing, D. A. Wiersma // Chem. Phys. Lett. — 1979. - V. 65. - P. 105.

[77] Morsing, J. B. W. Photon echoes stimulated from long-lived ordered populations in multilevel system / J. B. W. Morsing, W. H. Hesselink, D. A. Wiersma // Chem. Phys. - 1982. - V. 71. - P. 289.

[78] Лезин, Ю. С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. - М., 1963. - 320 с.

[79] Кук, Ч. Радиолокационные сигналы. Теория и применение / Ч. Кук, М. Бернфельд. - М., 1971. - 568 с.

[80] Феофилов, С. П. Спектроскопия диэлектрических нанокристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных металлов // ФТТ. - 2002. - Т. 44. - С. 1348.

[81] Mitsunaga, M. cw photon echo: Theory and observations // Phys. Rev. A. - 1990. - V. 42. - P. 1617.

[82] Mitsunaga, M. Stimulated-photon-echo spectroscopy. II. Echo modulation in Pr3+:YA103 / M. Mitsunaga, R. Yano, N. Uesugi // Phys. Rev. B. -1992. - V. 45. - P. 12760.

[83] Зуйков, В. А. Многократное считывание сигналов долгоживущего фотонного эха и ядерная релаксация / В. А. Зуйков, А. А. Калачев, Л. А. Нефедьев, В. В. Самарцев // Квант, электр. — 1996. — Т. 23. -С. 273.

[84] Orbach, R. Spin-lattice relaxation in rare-earth salts // Proc. R. Soc. London Ser. A. - 1961. - V. 264. - P. 458.

[85] Shelby, R. M. Optical measurement of spin-lattice relaxation of dilute nuclei: LaF3:Pr3+ / R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni //

Phys. Rev. B. - 1980. - V. 21. - P. 5004.

[86] Simon, D. T. Electron-phonon dynamics in an ensamble of nearly isolated

nanoparticles / D. T. Simon, M. R. Geller // Phys. Rev. B. - 2001. -V. 64. - P. 115412.

[87] Yang, H. S. One phonon relaxation processes in У20з:Еи3+ nanocrystals / H.-S. Yang, S. P. Feofilov, D. K. Williams et.al.// Physica B. - 1999. -

V. 263-264. - P. 476.

[88] Yang, H. S. Electron-phonon interaction in rare earth doped nanocrystals

/ H. S. Yang, K. S. Hong, S. P. Feofilov et.al. // J. Lumin. - 1999. -V. 83-84. - P. 139.

[89] Malyukin, Yu. V. New fluorescence dynamics of a single Y2Si05:Pr3+ nanocrystal / Yu. V. Malyukin, A. A. Masalov, P. N. Zhmurin // Optics

Communications. - 2004. - V. 239. - P. 409.

[90] Malyukin, Yu. V. Fundamental aspects of activated nanocrystal

luminescence and possible applications // Radiation Measurements. —• 2010.

- V. 45 - P. 589.

[91] Feofilov, S. P. Spectral hole burning in Eu3+-doped highly porous 7-aluminum oxide / S. P. Feofilov, A. A. Kaplyanskii, R. I. Zakharchenya

et.al. // Phys. Rev. B. - 1996. - V. 54. - P. R3690.

[92] Favero, I. Optomechanics of deformable optical cavities / I. Favero,

K. Karrai // Nature photonics. - 2009. - V. 3. - P. 201.

[93] Эшкин, А. Давление лазерноего излучения // УФН. — 1973. — Т. 110.

- С. 101.

[94] Ashkin, A. Optical levitation in high vacuum / A. Ashkin, J. M. Dziedzic

// Appl. Phys. Lett. - 1975. - V. 208. - P. 333.

[95] Chang, D. E. Cavity opto-mechanics using an optically levitated

nanosphere / D. E. Chang, C. A. Regal, S. B. Papp, D. J. Wilson // PNAS.

- 2010. - V. 107. - P. 1005.

[96] Patton, К. R. Phonons in a Nanoparticle Mechanically Coupled to a Substrate / K. R. Patton, M. R. Geller // arXiv:cond-mat/0202325.

[97] Banfi, G. Superfluorescence and cooperative frequency shift / G. Banfi, R. Bonifacio // Phys. Rev. A. - 1975. - V. 12. - P. 2068.

[98] Mandel, L. Optical Coherence and Quantum Optics / L. Mandel and E. Wolf. - NY., 1995. - 1166 p.

[99] Феофилов, П. П. Кооперативные оптические явления в активированных кристаллах // В сб. «Физика примесных центров в кристаллах» (под. ред. Г.С. Завта). - 1972. - С. 539.

[100] Varsanyi, F. Ion-pair resonance mechanism of energy transfer in rare earth crystal fluorescence / F. Varsanyi, G. H. Dieke // Phys. Rev. Lett. — 1961. - V. 7. - P. 442.

[101] Geacintov, N. Effect of magnetic field on the fluorescence of tetracene crystals: Exciton fission / N. Geacintov, M. Pope, F. Vogel // Phys. Rev. Lett. - 1969. - V. 22. P. 593.

[102] Овсянкин, В. В. Кооперативная люминесценция конденсированных сред / В. В. Овсянкин, П. П. Феофилов // ЖПС. -1967. - Т. 7. -С. 498.

[103] Nakazawa, Е. Cooperative luminescence in YbP04 / E. Nakazawa, S. Shionoya // Phys. Rev. Lett. - 1970. - V. 25. - P. 1710.

[104] Macfarlane, R. M. Photon-gated spectral holeburning //J. Lumin. — 2007. - V. 125. - P. 156.

[105] Dexter, D. L. Cooperative optical absorption in solids // Phys. Rev. — 1962. - V. 126. - P. 1962.

[106] Lehmberg, R. H. Radiation from an N-atom system. I. General formalism // Phys. Rev. A. - 1970. - V. 2. - P. 883.

[107] Lehmberg, R. H. Radiation from an N-atom system. II. Spontaneous emission from a pair of atoms // Phys. Rev. A. — 1970. — V. 2. — P. 889.

[108] Agarwal, G. S. Master-equation approach to spontaneous emission // Phys. Rev. A. - 1970. - V. 2. - P. 2038.

[109] Agarwal, G. S. Master-equation approach to spontaneous emission. II. Emission from a system of hrmonic oscillators // Phys. Rev. A. — 1971. — V. 3. - P. 1783.

[110] Agarwal, G. S. Rotating-wave approximation and spontaneous emission // Phys. Rev. A. - 1971. - V. 4. - P. 1778.

[111] Agarwal, G. S. Master-equation approach to spontaneous emission. III. Many-body aspects of emission from two-level atoms and the effect of inhomogeneous broadening // Phys. Rev. A. — 1971. — V. 4. — P. 1791.

[112] Agarwal, G. S. Rotating-wave approximation and spontaneous emission // Phys. Rev. A/ - 1973. - V. 7. - P. 1195.

[113] Agarwal, G. S. in Coherence and quantum optics (ed. by L.Mandel and E.Wolf). - NY., 1973. - P. 157.

[114] Oliver, G. Quantum fluctuations in cooperative emission of radiation / G. Oliver, A. Tallet // Phys. Rev. A. - 1973. - V. 7. - P. 1061.

[115] Crubellier, A. Level-degeneracy effects in super-radiance theory. Calculations for j = 1/2 to / = 1/2 dipole transition / A. Crubellier, M. G. Schweighofer // Phys. Rev. A. - 1978. - V. 18. - P. 1797.

[116] Coffey, B. Effect of short-range Coulomb interaction on cooperative spontaneous emission / B. Coffey, R. Friedberg // Phys. Rev. A. — 1978.

- V. 17. - P. 1033.

[117] Richter, Th. Cooperative spontaneous emission from a single-quantum excited three-atom system // Annalen der Physik. — 1981. — V. 493. —-P. 106.

[118] Richter, Th. Cooperative spontaneous emission from an initially fully excited system of three identical two-level atoms // Annalen der Physik.

- 1983. - V. 495. - P. 234.

[119] Spano, F. C. Understanding dephasing in mixed molecular crystals. I. Photon echoes from dimers revisited / Frank C. Spano, W. S. Warren // J. Chem. Phys. - 1988. - V. 89. - P.5492.

[120] Spano, F. C. Understanding dephasing in mixed molecular crystals. II. Semiclassical dephasing and superradiance for hundreds of coupled absorbers / Frank C. Spano, W. S. Warren //J. Chem. Phys. — 1989.

- V. 90. - P. 6034.

[121] Spano, F. C. Superradiance in molecular aggregates / Frank C. Spano, S. Mukamel // J. Chem. Phys. - 1989. - V. 91. - P. 683.

[122] Brewer, R. G. Two-ion superradiance theory // Phys. Rev. A — 1995. — V. 52. - P. 2965.

[123] Agarwal, G. S. Intensity correlations of a cooperative system / G. S. Agarwal, L. M. Narducci, Da Hsuan Feng, R. Gilmore // Phys. Rev. Lett. - 1979. - V. 42. - P. 1260.

[124] Ficek, Z. Photon antibunching and squeezing in resonance fluorescence of two interacting atoms / Z. Ficek, R. Tanas, S. Kielich // Phys. Rev. A. — 1984. - V. 29. P. 2004.

[125] Ficek, Z. Quantum beats in two-atom resonance fluorescence / Z. Ficek, B. C. Sanders // Phys. Rev. A. - 1990. - V. 41. - P. 359.

[126] Varada, G. V. Two-photon resonance induced by the dipole-dipole interaction / G. V. Varada, G. S. Agarwal // Phys. Rev. A. — 1992. — V. 45. - P. 6721.

[127] Ziolkowski, R. W. Propagation in and scattering from a matched metamaterial having a zero index of refraction // Phys. Rev. E V. — 2004.

- V. 70. - P. 046608.

[128] Silveirinha, M. Tunneling of electromagnetic energy through subwavelength channels and bends using enear-zero materials / M. Silveirinha, N. Engheta // Phys. Rev. Lett. - 2006. - V. 97. -P. 157403.

[129] Silveirinha, M. Design of matched zero-index metamaterials using nonmagnetic inclusions in epsilon-near-zero media / M. Silveirinha, N. Engheta // Phys. Rev. B. - 2007. - V. 75. - P. 075119.

[130] Hao, J. Super-reflection and cloaking based on zero index metamaterial / J. Hao, W. Yan, M. Qiua // Appl. Phys. Lett. -2010. -V. 96. - P. 101109.

[131] Nguyen, V. C. Total transmission and total reflection by zero index metamaterials with defects / V. C. Nguyen, L. Chen, K. Halterman // Phys. Rev. Lett. - 2010. - V. 105. - P. 233908.

[132] Lakhtakia, A. An electromagnetic trinity from 'negative permittivity' and 'negative permeability' // Int. J. Millimeter and Infrared Waves. — 2001. — V. 22. P. 1731.

[133] TVetyakov, S. Waves and energy in chiral nihility / S. Tretyakov, I. Nefedov, A. Sihvola et.al. // J. of Electromagn. Waves and Appl. — 2003. - V. 17. - P. 695.

[134] Litchinitser, N. M. Metamaterials: electromagnetic enhancement at zero-index transition / N. M. Litchinitser, A. I. Maimistov, I. R. Gabitov et.al. // Opt. Lett. - 2008. - V. 33. - P. 2350.

[135] Root, L. Optical dephasing and photon echoes from energetically and substitutional^ disordered crystals / L. Root, J. L. Skinner //J. Chem. Phys. - 1984. - V. 81. - P. 5310.

[136] Loring, R. F. Theory of photon echoes from interacting impurities in crystals with inhomogeneously broadened absorption spectra / R. F. Loring, H. C. Anderson, M. D. Fayer // J. Chem. Phys. - 1984. - V. 81. - P. 5395.

[137] Dung, H. T. Resonant dipole-dipole interaction in the presence of dispersing and absorbing surroundings / H. T. Dung, L. Knoll, D.-G. Welsch // Phys. Rev. A. - 2002. - V. 66. - P. 063810.

[138] Фелсен, JI. Излучение и рассеяние волн. Т. 2. / Л. Фелсен, Н. Марку-виц. - М., 1978. - 555 с.

[139] Tai, C.-T. Dyadic Green functions in electromagnetic theory. Second edition. - NY., 1994. - 343 p.

[140] Chew, W. C. Waves and fields in inhomogeneous media. — NY., 1995. — 632 p.

[141] Li, L.-W. Electromagnetic dyadic Green's function in spherically multilayered media / L.-W. Li, M.-S. Leong // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 1994. - V. 42. - P. 2302.

[142] Scheel, S. Quantum local-field corrections and spontaneous decay / S. Scheel, L. Knoll, D.-G. Welsch, S.-M. Barnett // Phys. Rev. A. - 1999.

- V. 60. - P. 1590.

[143] Новотный, JI. Основы нанооптики / Л. Новотный, Б. Хехт. — М., 2010.

- 482 с.

[144] Anger, P. Enhancement and quenching of single-molecule fluorescence / P. Anger, P. Bharadwaj, L. Novotny // PRL. - 2006. - V. 96. - P. 113002.

[145] Dung, H. T. Resonant dipole-dipole interaction in the presence of dispersing and absorbing surroundings / H. T. Dung, S. Y. Buhmann, L. Knoll et.al. // Phys. Rev. A. - 2003. - V. 68. - P. 043816.

[146] Kastel, J. Suppression of spontaneous emission and superradiance over macroscopic distances in media with negative refraction / J. Kastel, M. Fleischhauer// Phys. Rev. A. - 2005. - V. 71. - P. 011804(R).

[147] Yao, P. Ultrahigh Purcell factors and Lamb shifts in slow-light metamaterial waveguides / P. Yao, C. Van Vlack, A. Reza et.al. // Phys. Rev. B. - 2009. - V. 80. - P. 195106

[148] Kidwai, O. Dipole radiation near hyperbolic metamaterials: applicability of effective-medium approximation / O. Kidwai, S. V. Zhukovsky, J. E. Sipe // Opt. Lett. -2011. - V. 36. - P. 2530.

[149] Yannopapas, V. Spontaneous emission of a two-level atom placed within clusters of metallic nanoparticles / V. Yannopapas, N. V. Vitanov //J. Phys.: Condens. Matter. - 2007. - V. 19. - P. 096210.

[150] Pustovit, V. N. Cooperative emission of light by an ensemble of dipoles near a metal nanoparticle: The plasmonic Dicke effect / V. N. Pustovit, T. V. Shahbazyan // PRL. - 2009. - V. 102. - P. 077401.

[151] Knöll, L. QED in dispersing and absorbing media / L. Knöll, S. Scheel,

D.-G. Welsch // In Coherence and Statistics of Photons and Atoms, ed. J. Perina. - NY., 2001. - P. 1.

[152] Scheel, S. Macroscopic quantum electrodynamics — concepts and applications / S. Scheel, S. Y. Buhman // Acta Physica Slovaca. — 2008.

- V. 58. - P. 675

[153] Crisp, M. D. Propagation of small-area pulses of coherent light through a resonant medium // Phys. Rev. A. — 1970. — V. 1. — P. 1604.

[154] Rehler, N. E. Superradiance / N. E. Rehler, J. N. Eberly // Phys. Rev. A.

- 1971. - V. 3. - P. 1735.

[155] Sellars, M. J. Investigation of static electric dipole-dipole coupling induced optical inhomogeneous broadening in Eu3+:Y2Si05 / M. J. Sellars,

E. Fraval, J. J. Longdell // J. Lumin. - 2004. - V. 107. - P. 150.

[156] Kalachev, A. A. Cooperative superfluorescence in nanoclusters / A. A. Kalachev, A. V. Kyr'yanov, T. G. Mitrofanova, V. V. Samartsev // Laser Physics. - 2007. - V. 17. - P. 720.

[157] Kir'yanov, A. V. Cooperative luminescence and absorption in Ytterbium-doped silica fiber and the fiber nonlinear transmission coefficient at A = 980 nm with a regard to the Ytterbium ion-pairs' effect / A. V. Kyr'yanov, Y. O. Barmenkov, I. L. Martinez et.al. // Optics Express.

- 2006. -V. 14. - P. 3981.

[158] Crubellier, A. Oscillations in superradiance with long-duration pumping pulses / A. Crubellier, S. Liberman, D. Mayou et.al. // Opt. Lett. - 1982.

- V. 7. - P. 16.