И. В. Прангишвили, П. П. Гаряев, Г. Г. Тертышный, В. В. Максименко, А. В. Мологин, Е. А. Леонова, Э. Р. Мулдашев.

Датчики и Системы, №9 (18), с.2-13 (2000г.)

Общие принципы работы лазерной установки, демонстрирующей явление перехода оптических фотонов в радиоволны

Ранее нами разработана лазерная установка, с помощью которой мы обнаружили явление перехода красных когерентных фотонов в радиоволны широкого спектра. Мы предложили предварительное объяснение этого явления [21]. Предлагаемое авторами настоящее исследование существенно дополняет ранее высказанные ими положения и является определенным этапом в теоретико-экспериментальном обосновании нового вида спектроскопии веществ[1] с условным названием – поляризационная лазерно-радиоволновая спектроскопия (ПЛР-спектроскопия). Такая спектроскопия предназначена для исследования неизвестных ранее, вращательно-колебательных квантово-молекулярных характеристик твердых, жидких, газообразных веществ, а также плазменных состояний. Предлагаемый вариант ПЛР-спектроскопии использует узкий оптический диапазон - красный свет, но в дальнейшем планируется использование более коротковолновые диапазоны видимой области.

Для целей ПЛР-спектроскопии был изготовилен специальный He-Ne лазер () с генерацией двух ортогонально связанных по интенсивности, оптических мод, которые могут между собой взаимодействовать таким образом, что сумма их интенсивностей остается неизменной. При взаимодействии хотя бы одной моды с веществом, отраженное или рассеянное излучение от которого возвращается в оптический резонатор, происходит перераспределение интенсивности этих оптических мод по закону изменения поляризации, соответствующей новому состоянию после взаимодействия луча с динамическими микрополяризаторами, находящимися в сечении освещаемой площадки исследуемого вещества. Одна из мод лазера, при определенном режиме генерации, способна в процессе взаимодействия с веществом быть причиной излучения нашей установкой модулированных радиоволн широкого спектра, коррелированных с модуляциями в оптических модах излучения лазера. Эти модуляции зависят от вращательных колебаний микроструктурных компонентов (например, доменов кристаллов) исследуемых веществ и их оптической активности. Частотный интервал индуцированных радиоволн, в соответствии с теоретической моделью (см. ниже), лежит в диапазоне от 2 до 0. Максимум такого радиоизлучения располагается в районе 1 Мгц. Радиоволновой сигнал после детектирования подается на АЦП компьютера со специальной программой обработки. На выходе регистрируется фурье спектр радиоизлучения, характеризующий поляризационно-динамические свойства изучаемых веществ, с которыми взаимодействует один из лазерных лучей, а также спектральную память изучаемых веществ. Второй луч при этом возвращается в резонатор лазера для создания резонансного взаимодействия с атомными осцилляторами газовой смеси. Данный лазер способен также генерировать, кроме основной (оптической) частоты, радиоволны широкого диапазона длин волн. Причиной этого явления, как мы полагаем, является неупругое рассеяние и локализация света основной лазерной моды на системе неоднородностей зеркал резонатора лазера. Механизм локализации (локализация в неупругом канале рассеяния) подробно описан. В частности, выдвигается положение, что в резонаторе существует также и упруго рассеянный локализованный свет (см. теор. часть). Генерируемое лазером радиоволновое излучение способно «считывать информацию», например, с препаратов ДНК (см. экспер. часть). Механизм «считывания» напоминает механизм обычного индуцированного излучения. Возможность «открывать и закрывать» лазерный резонатор позволяет локализовать или «записать» в нем собственные «спектры» различных тестируемых объектов. Радиоволновое излучение считывает и ретранслирует такие спектры. При этом был обнаружен эффект спектральной памяти: в течение определенного макроскопического времени воспроизводятся радиоволновые спектры объектов, отражающих луч обратно в резонатор и затем удаленных из зоны экспозиции. Так были зарегистрированы спектры ДНК и выявлена их высокая биологическая активность, вероятно, связанная с волновым типом переноса генетико-метаболической информации (см. экспер. часть).