Optical Limiter Based on PT-Symmetry Breaking of Reflectionless Modes

The application of parity-time (PT) symmetry in optics, especially PT-symmetry breaking, has attracted considerable attention as a novel approach to controlling light propagation. Here, we report optical limiting by two coupled optical cavities with a PT-symmetric spectrum of reflectionless modes. The optical limiting is related to broken PT symmetry due to light-induced changes in one of the cavities. Our experimental implementation is a three-mirror resonator of alternating layers of ZnS and cryolite with a PT-symmetric spectral degeneracy of two reflectionless modes. The optical limiting is demonstrated by measurements of single 532-nm 6-ns laser pulses. At fluences below 10 mJ/cm2, the multilayer exhibits a flat-top passband at 532 nm. At higher fluences, laser heating combined with the thermo-optic effect in ZnS leads to cavity detuning and PT-symmetry breaking of the reflectionless modes. As a result, the entire multilayer structure quickly becomes highly reflective, protecting itself from laser-induced damage. The cavity detuning mechanism can differ at much higher limiting thresholds and include nonlinearity.Comment: 17 pages, 5 figure

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТЕХНОЛОГИЯХ МАЛООБЪЕМНОЙ ИНТЕНСИВНОЙ СВЕТОКУЛЬТУРЫ ПИТАТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ПРОМЫШЛЕННО ВЫПУСКАЕМЫХ УДОБРЕНИЙ

In conditions of maintenance of environment parameters for plant growth, the use of nutrient solutions prepared with non-deficient fertilizers is an effective method of reducing the cost of vegetable production. The article examines economic prospects of the use of technologies of small-volume (0,15 — 0,3 l./per plant) the intensity of light-culture of plants in nutrient solutions, prepared on the basis of industrially produced fertilizers ‘Rastvorin A’, ‘Akvarin’, ‘Agricola’ and ‘Kemira Lux’, which are recommended for leafy crops. ‘Knop’ solution as one of the most effective for intensive technologies of the light-culture of leafy crops was used as a control. The object of study was a lettuce, cultivar ‘Tayphun’ and parsley cultivar ‘Bogatyr’. Plants were grown under different levels of light irradiance. Light during the growing period for both species was for 12 hours, the temperature was maintained at 20-22C° in the day and 18-20C° at night, air humidity between 60-65%. The duration of the vegetation period is 25 days. As a result of the study, it was shown that the productivity of lettuce cultivar ‘Typhun’ and parsley cultivar ‘Bogatyr’ that were grown on nutrient solutions ‘Agricola’ and ‘Rastvorin’ was very high. The content of nitrates for all cases was not extended more than the MCL. The highest productivity in the range of irradiance between 60 and 40 watts has been observed in lettuce plants of cultivar ‘Typhoon’, grown under light-culture system with the use of nutrient solutions ‘Akvarin’ and ‘Agricola’. Thus, the study carried out has showed that nutrient solutions ‘Akvarin’, ‘Agricola’ and ‘Rastvorin’ can be recommended for cultivation of leafy crops under condition of changeable light irradiation.В условиях поддержания комфортных для выращивания растений параметров окружающей среды, использование питательных растворов, приготовленных из недорогих недефицитных удобрений, является эффективным методом снижения затрат на производство единицы овощной продукции. Целью данного исследования являлось определение перспективности использования в условиях интенсивных малообъемных технологий (0,15-0,3 л/растение) светокультуры питательных растворов, приготовленных на основе широко распространенных промышленно выпускаемых удобрений; исследование экономической эффективности применения выбранных составов питательных растворов для выращивания салата сорта Тайфун и петрушки сорта Богатырь в светоустановках (ВСУ) в условиях различных уровней облученности. В статье проанализирована перспективность использования питательных растворов, приготовленных на основе промышленно выпускаемых удобрений, рекомендованных для выращивания зеленных культур: Растворин марки А, Акварин, Агрикола и Кемира Люкс. В качестве контрольного раствора использовался раствор Кнопа – один из самых эффективных при использовании в технологиях интенсивной светокультуры зеленных растений. Проведенные исследования выявили наибольшую перспективность для выращивания растений салата питательных растворов на основе Растворина и Акварина, а для растений петрушки – питательных растворов на основе Кнопа и Агриколы. При выращивании растений салата сорта Тайфун при пониженной облученности установлено, что наибольшую продуктивность в диапазоне облученности от 60 до 40 Вт ФАР показали растения, выращиваемые в ВСУ с использованием питательных растворов, приготовленных на основе смесей Акварин и Агрикола. Таким образом, в результате исследований показано, что питательные растворы Акварин, Агрикола и Растворин могут быть рекомендованы для выращивания зеленной продукции в условиях изменяющихся уровней облученности растений

АГРОТЕХНОЛОГИИ МАЛООБЪЕМНОЙ И БЕССУБСТРАТНОЙ ИНТЕНСИВНОЙ СВЕТОКУЛЬТУРЫ ОГУРЦА

Technology  of  intense  light-culture   has  been  developed to grow different crops under controlled environmental conditions  with  the use of specialized vegetation  apparatus  (VSU). In  the  specialized  vegetation apparatus,  designed  to   grow   plants  of   cucumber, tomato  and leafy crops, the formation of optimal light condition is constructively made with application of separate powerful lamps that have the same or different spectral quality irradiance, providing  the high illuminance,  60-90  W/m2  PAR on  cultivated  plants.  The vertical vegetation apparatus were used to develop technology of intense light-culture  in cucumber. Three modifications of vertical vegetation apparatus differing in  soil blocks  and  the  way of  nutrient  supply  to  root habitation area were elaborated to grow  the plants of cucumber.  The  development  of  cucumber  plants  in three apparatus modifications  was carried out  by one stem,  where  the  growth  was  limited  by  the  sizes of apparatus to  1.8 meter. The result of development  of small-volume and non-soil technology of intense lightculture in cucumber was presented in the article. This technology provides high productivity of plant being grown and reduces the ecological problems related to waste treatment. The application of technology of intense light-culture  in cucumber  assists the plants to realize a biological  potential and to  reach the highest productivity.  The observed plant products  are of high quality without  pesticides  and other harmful contaminants. The nitrate content  in young fruits was significantly lower the threshold allowable concentration (TAC). The basic  principles  of  intense  technology  of light-culture can be used for economically profitable enterprises  for  production  of  raw  material needs  for pharmaceutical and perfumery industries, and to  produce vitamin products  in small volumes for kindergardens, hospitals, schools and private housekeeping.В статье представлены результаты разработки малообъемной и бессубстратной технологий интенсивной  светокультуры растений  огурца, позволяющие при высокой продуктивности значительно сократить длительность вегетационного периода по сравнению с тепличными  технологиями светокультуры  (досветкой). Для  выращивания  растений огурца разработаны  три модификации автономных вегетационных установок (ВСУ) – «вертикальных» ВСУ, различающихся оригинальными конструкциями почвенного блока. Выращивание  растений в таких ВСУ практически исключает возможность развития массовых заболеваний растений, передаваемых через  общие  системы культивирования. Световые блоки вертикальных ВСУ состоят из 3 ламп Днат 400 или ДРИ 400. Используются следующие режимы облучения растений: в фазе рассады включается первая лампа, по мере роста растений и сбора зеленцов последовательно включаются первая и вторая, вторая  и третья  и только третья лампы. Создаваемые уровни облученности выращиваемых растений ~ 60-90 Вт/м2 ФАР обеспечивают высокую продуктивность растений огурца в вертикальных ВСУ ~ 25-30  кг/ВСУ  при  длительности  выращивания 75-80  суток. Применение  в  разработанных технологиях  органоминеральных субстратов,  имеющих близкое  к  оптимальному соотношение воздушной, водной и твердой фаз – агрофита, верхового торфа или коковита, представляющих собой экологически безопасные органические удобрения, обеспечивает значительное снижение уровня загрязнения окружающей среды. Для питания растений разработана тонкослойная нереверсивная система, обеспечивающая хорошие   условия    аэрации    питательного раствора. Периодичность и нормы полива регулируются автоматически  и  зависят от  фазы роста растений, температуры  и влажности окружающей  среды.  Разработанные малообъемные и бессубстратные технологии интенсивной  светокультуры растений огурца обеспечивают раскрытие биопотенциала культивируемых растений, практического достижения их максимальной продуктивности. Полученная овощная продукция отличается высоким качеством: отсутствием загрязнения пестицидами и другими вредными примесями. Содержание нитратов  в зеленцах огурца значительно ниже норм ПДК. Основные положения интенсивных технологий   светокультуры  могут быть использованы для экономически  рентабельного производства сырья  для фармацевтической и  парфюмерной  промышленности, а также для выращивания витаминной продукции в небольших объемах в детских садах, больницах, школах и частных домовладениях

Малообъемная и тонкослойная панопоника в интенсивной светокультуре огурца: основы и результаты применения

Relevance. The year-round provision of the population of our country with fresh vegetable products remainsis relevant. The creation and widespread implementation of high-tech automated phytotechnological complexes based on innovative technologies for growing plants in intensive light culture, including the development of new-generation root-dwelling environments, low-volume and thin-layer analogs of soil and systems for providing plants with water and mineral nutrition elements, is one of the promising ways to solve this problem.The purpose. Assessment of the influence of root environment conditions on the production process of cucumber plants in intensive light culture is the aim of our work.Methods. The research was carried out under controlled conditions of intensive artificial-light culture, when growing a hybrid of cucumber Tristan F1 by using of low-volume and thin-layer analogs of soil with the supply of a nutrient solution to the plant roots through a slit capillary and by drip irrigation with the use of plant growing light equipment developed at Agrophysical Institute.Results. Evaluation of the influence of the conditions of the root environment - alow-volume analogue of the soil based on high-moor peat – agrophyte and a thin-layer analog of the soil based on a clay suspension with a feed of nutrient solution through a slit capillary, on the production process of cucumber plants showed that in comparison with the control – a low-volume analog of the soil-agrophyte with a feed of nutrient solution by drip irrigation, there is growth acceleration of the cucumber hybrid Tristan F1 in the form of a positive trend and reliable values; as well as a significant increase in the number of fruits by 38-43%, the weight of fruits by 52-53% from the plant; an increase in the accumulation of raw by 38-40% and dry weight by 27-32% by cucumber leaves; an increase in the leaf surface area by 38-40%, leaf water content by 7.3- 9.6%; a significant or positive trend increase in the content of calcium in cucumber fruits by 18-29%, magnesium by 20-29%, iron by 5-16%, vitamin C by 17-23%, while the content of heavy metals and nitrates does not exceed exceeded the MPC in all variants. Methods of growing plants on low-volume and thin - layer analogs of soil with the supply of a nutrient solution to the roots through a slit capillary can be recommended for any cultivation facilities in conditions of intensive light culture.Актуальность. Создание и широкое внедрение наукоёмких автоматизированных фитотехкомплексов на основе инновационных технологий выращивания растений в интенсивной светокультуре, включающих разработку корнеобитаемых сред нового поколения, малообъёмных и тонкослойных аналогов почвы и систем обеспечения растений водой и элементами минерального питания – один из перспективных путей решения проблемы круглогодичного обеспечения населения овощной продукцией.Цель работы. Оценка влияния условий корнеобитаемой среды на продукционный процесс растений огурца в интенсивной светокультуре.Методы. Исследования проводили в регулируемых условиях интенсивной светокультуры при выращивании гибрида огурца Тристан F1 на малообъёмных и тонкослойных аналогах почвы с подачей питательного раствора к корням растений по щелевому капилляру и методом капельного полива в вегетационных светоустановках, разработанных в ФГБНУ АФИ.Результаты. Оценка влияния условий корнеобитаемой среды – малообъёмного аналога почвы на основе верхового торфа – агрофита и тонкослойного аналога почвы на основе суспензии из глины с подачей питательного раствора по щелевому капилляру, на продукционный процесс растений огурца показала, что по сравнению с контролем – малообъёмным аналогом почвы – агрофитом с подачей питательного раствора методом капельного полива, наблюдается ускорение развития гибрида огурца Тристан F1 в виде положительной тенденции и достоверных значений; а также значимое увеличение числа плодов на 38-43%, массы плодов на 52-53% с растения; увеличение накопления сырой на 38-40% и сухой массы на 27- 32% листьями огурца; увеличение площади листовой поверхности на 38-40%, обводнённости листьев на 7,3-9,6%; достоверное или в виде положительной тенденции увеличение содержания в плодах огурца кальция – на 18-29%, магния – на 20-29%, железа – на 5-16%, витамина С – на 17-23%, при этом содержание тяжёлых металлов и нитратов не превышало ПДК во всех вариантах. Методы выращивания растений на малообъёмных и тонкослойных аналогах с поступлением питательного раствора к корням по щелевому капилляру могут быть рекомендованы для любых культивационных сооружений в условиях интенсивной светокультуры

Влияние различных источников света на продукционный процесс томата в интенсивной светокультуре

Introduction. The development of ideas about the influence of the light environment - the radiation spectrum, intensity and duration of exposure, on the physiology of plants, serves as the basis for the creation of effective light sources for protected ground.Purpose. Comparative test of the influence of a light environment with different spectral composition on the productivity and quality of tomatoes in conditions of intensive photo culture.Methods. Investigations were made under controlled conditions of intensive photoculture when growing dwarf tomatoes of the variety Natasha selections of the “Federal Scientific Vegetable Center” on thin-layer soil analogs with the supply of a nutrient solution to the plant roots through a slit capillary in vegetative light installations developed at the ARI. The light sources were high-pressure sodium lamps and LED lamps SD1, SD2, and SD3 with different emission spectra. Results. Tomatoes of the Natasha variety, illuminated during development with HPS lamps, formed almost the same yield with an average fruit weight of 42.5 kg/m2 per layer per year. Natasha tomato grown under LED lamps showed a tendency to lower productivity by 29% under SD1 and by 8% under SD2 and higher by 19% under underSD3 compared to that under HPS lamps. A comparative assessment of the biochemical composition of tomato fruits indicates their high quality under all tested light sources.Conclusion. Cultivation of dwarf tomato varieties on thin-layer soil analogs showed the best results in terms of productivity with good quality plant products under LED lamps SD3 with a radiation spectrum close to sunlight.Введение. Развитие представлений о влиянии световой среды – спектра излучения, интенсивности и продолжительности воздействия, на физиологию растений, служит основой для создания эффективных источников света для защищенного грунта.Цель. Сравнительное испытание влияния световой среды с различным спектральным составом на продуктивность и качество томатов в условиях интенсивной светокультуры.Методы. Исследования проводили в регулируемых условиях интенсивной светокультуры при выращивании томата карликового сорта Наташа селекции ФГБНУ «Федеральный центр овощеводства» на тонкослойных аналогах почвы (ТАП) с подачей питательного раствора к корням растений по щелевому капилляру в вегетационных светоустановках, разработанных в ФГБНУ АФИ. Источниками света служили натриевые лампы высокого давления и светодиодные светильники СД1, СД2 и СД3с различными спектрами излучения.Результаты. Растения томата сорта Наташа, освещаемый в процессе развития лампами ДНаЗ, сформировали практически одинаковую урожайность со средней массой плодов 42,5 кг/м2 с одного яруса в год. Выращенные под светодиодными светильниками растения томата сорта Наташа показали тенденцию к более низкой продуктивности на 29% под СД1 и на 8% –под СД2 и более высокой – на 19% под СД3 по сравнению с таковой под лампами ДНаЗ. Сравнительная оценка биохимического состава плодов томата свидетельствует о высоком их качестве под всеми тестируемыми источниками света.Заключение. Культивирование растений карликовых сортов томата на ТАП показало наилучшие результаты по продуктивности при хорошем качестве растительной продукции под светодиодными светильниками СД3 со спектром излучения, близким к солнечному свету

СОПУТСТВУЮЩИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ И ФАКТОРЫ РИСКА ИХ РАЗВИТИЯ У БОЛЬНЫХ ВИЧ-ИНФЕКЦИЕЙ СТАРШЕ 40 ЛЕТ

Objective: Evaluation of CVD and their risk factors in Russian 40+ HIV-infected patients is a key objective of the study. Materials and Methods: A retrospective analysis of 1872 medical records of 40+ HIV-infected patients from 12 regions of Russia on HAART was performed, including assessment of CVD presence, their risk factors and 10-years CVD risk based on SCORE. All patients received ARV treatment; the average duration of admission was 5 years (1–2 years – 43%, 3–5 years – 29%, over 5 years – 28%). Results: High incidence of CVD was observed: hypertension – 48%, including cerebrovascular disease – 2%; CAD – 9%, including myocardial infarction – 6%. Analysis of cardiovascular risk factors showed that 19% were overweight, lipid metabolism disorders were detected in 30% of patients, diabetes in 5%. 51% of patients smoked, systematic intake of alcohol in 61% of patients. 69% of patients had a risk of fatal CVD within 10 years based on SCORE, 16% of patients had a high/very high risk. Analysis of metabolic parameters showed that 99,4% of patients needed lifestyle improvement measures, 85% needed lipid lowering medication. One third of patients were constantly taking cardiovascular medications. Conclusions: CVD and metabolic disorders are more common for 40+ HIV-infected patients than for general population. ART assessment in 40+ patients additionally to viral load and CD4 level, should include analysis of cardiovascular risk factors and comorbidities. In elder patients ART regimen choice is particularly important, considering the risks of development and/or progression of CVD and risk of drugdrug interactions development.Цель: оценка сопутствующих заболеваний (ССЗ) и факторов риска их развития в российской популяции ВИЧ-инфицированных пациентов старше 40 лет. Материалы и методы: выполнен ретроспективный анализ карт 1872 ВИЧ-инфицированных пациентов старше 40 лет из 12 регионов России, включая оценку ССЗ, факторов риска их развития и 10-летний риск ССЗ по шкале SCORE. Все пациенты получали АРТ; средняя продолжительность терапии составила 5 лет (1–2 года – 43%, 3–5 лет – 29%, более 5 лет – 28%). Результаты: наблюдалась высокая частота ССЗ: артериальная гипертензия – 48%, включая нарушения мозгового кровообращения – 2%; ИБС – 9%, включая инфакрт миокарда – 6%. Анализ сердечно-сосудистых факторов риска показал ожирение у 19% пациентов, нарушения липидного обмена у 30% пациентов, сахарный диабет у 5%. Курение было отмечено у 51% пациентов, систематическое употребление алкоголя у 61%. 69% имели риск смертельного ССЗ в течение 10 лет по шкале SCORE, у 16% пациентов наблюдался высокий/очень высокий риск. Анализ нарушений метаболизма показал, что 99,4% пациентов нуждаются в различных мерах по изменению образа жизни, 85% нуждаются в гиполипидемической терапии. Одна треть пациентов постоянно получали сердечно-сосудистую терапию. Заключение: в группе больных ВИЧ-инфекцией старше 40 лет чаще выявляются заболевания сердечно-сосудистой системы, нарушение обмена веществ, по сравнению с общей популяцией. Анализ эффективности антиретровирусной терапии (АРТ) пациентов старше 40 лет дополнительно к вирусной нагрузке и уровню CD4 клеток должен включать анализ сердечно-сосудистых факторов риска и сопутствующих заболеваний. Для пациентов старшего возраста выбор режима АРТ особенно важен, учитывая риск развития и/или прогрессирования ССЗ и риск возникновения лекарственных взаимодействий