Intermolecular interaction of photoexcited Cu(TMpy-P4) with water studied by transient resonance Raman and picosecond absorption spectroscopies

photoinduced complex between Cu(TMpy-P4) and water molecules, reversibly axially coordinated to the central metal, was observed in picosecond transient absorption and nanosecond resonance Raman experiments. This complex is rapidly created (τ1 = 15 ± 5 ps) in the excited triplet (π, π*) state of Cu-porphyrin, and the subsequent relaxation is proposed to proceed via two parallel pathways. One is fast and efficient (≥90% of molecules), and presumably involves a (π, d) charge-transfer state. The second pathway is slow (τ2 >> 1 ns), has a low quantum yield (≤10%) and involves the excited (d, d) state which is responsible for transient Raman features at ≈ 1553 cm−1 (ν2*) and ≈ 1347 cm−1 (ν4*), and for low-intensity long-lived transient absorption features

Phylogeny and Biogeography of Endemic Festuca (Poaceae) from New Zealand Based on Nuclear (ITS) and Chloroplast (trnL–trnF) Nucleotide Sequences

We investigated the phylogenetic relationships of the endemic New Zealand (NZ) species of Festuca (Poaceae, Pooideae) by assessing sequence variation from the nuclear internal transcribed spacers (ITS) and a chloroplast intergenic spacer (trnL–trnF) and by measuring DNA content using flow cytometry. The ITS and trnL–trnF data sets were congruent in showing that the NZ species of Festuca have two origins. One group, containing F. coxii, F. luciarum, F. multinodis, and F. ultramafica, is closely related to Festuca sect. Aulaxyper. The other group includes a clade of five endemic species (F. actae, F. deflexa, F. madida, F. matthewsii, F. novae-zelandiae) and one species (F. contracta) with a circum-Antarctic distribution. The North American species F. californica is sister to the latter group in the trnL–trnF phylogeny but not so in the ITS phylogeny. The differentiation of endemic NZ species into two groups is supported by differences in chromosome number and genome size, the latter showing an inverse relationship to ploidy level. We discuss the ecology and biogeography of NZ’s endemic species of Festuca. Origin from Northern Hemisphere ancestors via dispersal to NZ through the American continents is a plausible hypothesis based on current information

Biological Effect of Continuous, Quasi-Continuous and Pulsed Laser Radiation

In this work, for the first time, comparative studies of biological activity of low intensity continuous, quasi-continuous and pulsed laser radiation of nano- and picosecond time ranges with the same average power density are carried out. It is shown, that, despite the significant differences in peak values of intensity of acting factor, both continuous and quasi-continuous radiation and radiation of nano- and picosecond ranges are able to have both stimulating and inhibiting effects on all investigated parameters of functional activity of biological systems in a certain range of dose rates. The ability of laser radiation of near infra-red spectral region (800 - 1340 nm) located out the absorption bands of main chromophores of cells to have regulatory effect on biochemical processes that control the hatching of branchiopod crustaceans Artemia salina L. upon irradiation of their cysts is revealed. The role of molecular oxygen and water as acceptors of laser radiation is discussed. Keywords: Low intensity laser radiation, Laser activation, Biological activity, Zooplankton Artemia salina L., Sturgeon sperm

Статистика флуктуаций энергий импульсов генерации твердотельного лазера на вынужденном комбинационном рассеянии

In this paper, we present the results of the study of the statistics of pulse energy fluctuations in a Raman laser under optical pump by the multimode nanosecond pulses. A system of coupled differential equations for slowly varying envelopes of the pump field and first three Stokes lines was integrated numerically with taking into account spatial inhomogeneity of the pump beam, spontaneous noise, and optical feedback. Data of the numerical simulation revealed a sharp increase in the fluctuation amplitude in the nonlinear regime of Raman frequency conversion when the optical length of the Raman cavity was matched with the cavity length of the multimode pump laser. At a mean 1st Stokes conversion efficiency of 3.5–3.8 %, the calculations showed an increase in the coefficient of variation (CV) of a random value from 9 % to 118 %. In the linear regime of Raman frequency conversion, when the conversion efficiency was 0.2–0.03 %, a further increase in the CV value up to 270–500 % was predicted. It is also numerically shown that the fluctuation statistics under the conditions of the cavity length matching is essentially non-Gaussian and described by the L-type probability density distributions (PDDs) with long tails and maxima located near zero. The numerical data were quantitatively confirmed by an experiment for a Raman laser on a barium nitrate crystal operated near the Raman threshold, when the 1st Stokes conversion efficiency did not exceed 0.3 %. A Raman cavity was formed by two flat mirrors providing a double-pass pump configuration. The Raman laser was excited by the linearly polarized frequency-doubled radiation of a Q-switched Nd:YAG laser generating multimode pulses with a duration of 7–8 ns. A Raman laser operating regime characterized by the hyperexponential PDDs with CVs reaching 480 %, which is 2–2.5 times higher than those observed earlier for the single-pass conditions of stimulated Raman scattering, was realized.Приводятся результаты исследования статистики флуктуаций энергий импульсов генерации ВКРлазера с оптической накачкой многомодовыми импульсами наносекундной длительности. Методами численного моделирования системы связанных дифференциальных уравнений для медленно меняющихся амплитуд поля накачки и первых трех стоксовых компонент, выполненных с учетом пространственной неоднородности пучка накачки, спонтанных шумов и оптической обратной связи, обнаружено резкое увеличение амплитуды флуктуаций в нелинейном режиме ВКР-преобразования при согласовании оптической длины резонатора ВКР-лазера с длиной резонатора многомодового лазера накачки. Так, при средней эффективности преобразования в излучение 1-й стоксовой компоненты 3,5–3,8 % расчеты показали возрастание коэффициента вариации (КВ) случайной величины с 9 до 118 %. В линейном режиме ВКР-преобразования, когда эффективность преобразования составляет 0,2–0,03 %, предсказано дальнейшее увеличение значения КВ до 270–500 %. Численно показано, что статистика флуктуаций в условиях согласования длин резонаторов является существенно негауссовой и описывается распределениями плотности вероятности (РПВ) L-вида с максимумами, расположенными вблизи нуля и длинными хвостами. Результаты расчетов количественно подтверждены экспериментом для ВКР-лазера на кристалле нитрата бария в припороговых условиях его работы, когда эффективность преобразования в излучение 1-й стоксовой компоненты не превышала 0,3 %. Резонатор такого лазера был сформирован двумя плоскими зеркалами, обеспечивающими конфигурацию двухпроходной накачки. При возбуждении ВКР-лазера линейно-поляризованными импульсами 2-й гармоники Nd:АИГлазера длительностью 7–8 нс реализован режим работы первого, характеризуемый гиперэкспоненциальными РПВ с КВ, достигающими 480 %, что в 2–2,5 раза превышает их значения для условий однопроходного ВКР

НЕПРЕРЫВНЫЙ ДИОДНО НАКАЧИВАЕМЫЙ Nd:KGdW/КTР-ЛАЗЕР С ВНУТРИРЕЗОНАТОРНЫМ УДВОЕНИЕМ ЧАСТОТЫ

A CW and quasi-CW Nd:KGd(WO4)2/KTP laser with longitudinal diode-pumping at λ ~879 nm and intracavity frequency doubling in a three-mirror linear cavity has been created. At frequency doubling, superior results are achieved with a Ng-cut crystal by virtue of a simpler character of its thermal lens. At a CW pump power of 15.6 W, the power of the second harmonic generated at a wavelength of 533.6 nm amounts to ~0.9 W. At quasi-CW pumping, the laser generates with a duty cycle of 10 % and emits 10-20 ms long pulses, whose peak power reaches 2.25 W with an optical conversion efficiency of 9%. In the case of a Nр -cut Nd:KGd(WO4)2 crystal, the peak power of the second harmonic does not exceed 2.1 W.Создан непрерывный, а также квазинепрерывный Nd:KGd(WO4)2/KTP-лазер с продольной диодной накачкой на λ ~879 нм и внутрирезонаторным удвоением частоты в трехзеркальном линейном резонаторе. При удвоении частоты более высокие результаты достигнуты с лазерным кристаллом Ng-среза в силу более простого характера его термолинзы. При мощности непрерывной накачки 15,6 Вт мощность второй гармоники, генерируемой на длине волны 533,6 нм, составляет ~0,9 Вт. В случае квазинепрерывной накачки лазер генерирует с рабочим циклом 10 % и излучает импульсы длительностью 10-20 мс, пиковая мощность которых достигает 2,25 Вт, при этом эффективность оптического преобразования составляет 9 %. В случае Nd:KGd(WO4)2-кристалла Nр-среза мгнрвенная мощность второй гармоники не превышает 2,1 Вт

Spectroscopic and photoluminescence characterization of Eu 3+-doped monoclinic KY(WO4)2 crystal

Monoclinic 2 at% Eu-doped KY(WO4)2 is grown by top-seeded solution growth method. Polarizationresolved absorption and stimulated-emission cross-section spectra are determined for this crystal. Spectroscopic properties of Eu:KY(WO4)2 are modeled within conventional Judd–Ofelt theory, as well as theory of f–f transition intensities for systems with anomalously strong configuration interaction, yielding absorption oscillator strengths, luminescence branching ratios and radiative lifetime of 5D0 state. The impact of excited-state absorption from this state on possibility of laser operation is discussed. Photoluminescent properties of Eu:KY(WO4)2 are determined. This crystal provides intense red emission with CIE coordinates x¼0.670, y¼0.329

Spectroscopy of tetragonal Eu:NaGd(WO4)2 crystal

We report on growth and detailed spectroscopic study of Eu3ю-doped tetragonal sodium gadolinium double tungstate, Eu:NaGd(WO4)2, a new promising crystal for deep-red lasers. Large-volume crystal doped with 4.9 at.% Eu is grown by Czochralski method along the [001] crystallographic direction. Absorption of Eu3ю ions is studied at room temperature (RT) and at 6 K. For the absorption band related to the 7F1 / 5D1 transition suitable for pumping of Eu:NaGd(WO4)2, the maximum cross-section is sabs ј 1.2 _ 10_21 cm2 at 535.5 nm with the full width at half maximum (FWHM) of 3.1 nm (at RT, for E jj a polarization). For the 5D0 / 7F4 transition, the maximum stimulated-emission cross-section is sSE ј 1.6 _ 10_21 cm2 at 698.3 nm (RT, E jj c polarization). Lifetime of the 5D0 state is 490 ± 10 ms (at RT). Under UV excitation, Eu:NaGd(WO4)2 provides intense red emission with CIE coordinates (x ј 0.671, y ј 0.329)

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ В БЕЗОПАСНОМ ДЛЯ ГЛАЗ КОЛЬЦЕВОМ ПАРАМЕТРИЧЕСКОМ ГЕНЕРАТОРЕ СВЕТА НА КРИСТАЛЛАХ KTiOPO4

For an eye-safe optical parametric oscillator (OPO) built on the basis of a three-mirror ring cavity, each section of which (the space between adjacent plane mirrors) contains a x-cut KTiOPO4 (KТР) crystal having a size of 15(х) × 7(y) × 7(z) mm3, the thermal effects due to idler wave absorption in KTP crystals were investigated. These thermal effects were evaluated by means of experimental measurement of the change in the OPO performance (divergence of the output beam and pulse energy) when transferring the OPO from the mode of generation of occasional single pulses to the mo de of generation of periodically repetitive pulses. It was found when the eye-safe OPO pumped by multimode YAG: Nd laser radiation generates 8-ns pulses with a repetition rate of 10 Hz and an energy of 30–35 mJ, thermal distortions of KTP crystals placed in metal holders at their natural air-cooling, are moderate. The total effect of positive thermolenses induced in nonlinear crystals leads to an increase in the divergence of the beam of the eye-safe OPO by 10 % and to a decrease in the efficiency of the OPO by 0.76 %, by virtue of fact that the induced thermal lenses are not ideal and thereby introduce additional aberration losses into the OPO cavity. The theoretical simulation of the OPO operation in the plane-wave approximation with the use of a system of three coupled first-order abridged differential equations showed that among three KTP crystals the KTP crystal placed first in the path of pump radiation in the OPO is the largest thermal load and the action of the most intense beams.Для безопасного для глаз параметрического генератора света (ПГС), выполненного на основе трехзеркального кольцевого резонатора, каждая секция которого (пространство между плоскими соседними зеркалами) содержит кристалл KTiOPO4 (KТР) х-среза размером 15(х) × 7(y) × 7(z) мм3, проведено исследование тепловых эффектов, обусловленных поглощением холостой волны в кристаллах KТР. Оценка тепловых эффектов проводилась посредством экспериментального определения изменений в рабочих характеристиках параметрического генератора света (расходимости выходного пучка и энергии импульса) при его переводе из режима генерации редко повторяющихся одиночных импульсов в режим генерации периодически повторяющихся импульсов. Выявлено, что в случае, когда безопасный для глаз ПГС, накачиваемый многомодовым излучением YAG:Nd-лазера, генерирует 8-наносекундные импульсы с частотой следования 10 Гц и энергией 30–35 мДж, термоискажения кристаллов KТР, помещенных в металлические держатели при их естественном воздушном охлаждении, носят умеренный характер. Суммарное действие положительных термолинз, наведенных в нелинейных кристаллах, вызывает увеличение расходимости пучка безопасного для глаз параметрического генератора света на 10 % и снижение эффективности ПГС на 0,76 % в силу того, что наведенные термолинзы не являются идеальными и поэтому вносят в резонатор ПГС дополнительные аберрационные потери. Теоретическое моделирование работы кольцевого параметрического генератора света в плосковолновом приближении с использованием системы трех связанных укороченных дифференциальных уравнений первого порядка показало, что среди трех кристаллов наиболее сильной тепловой нагрузке и воздействию наиболее интенсивных пучков подвергается кристалл KТР, расположенный первым по ходу излучения накачки в ПГС

ПОВЫШЕНИЕ ВЫХОДНОЙ ЭНЕРГИИ ВКР-ЛАЗЕРА ПУТЕМ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСТОЩЕННОЙ НАКАЧКИ

A method for increasing the output energy of an extracavity Raman laser with a double-pass pump is proposed. The method is based on the repeated recovery of a depleted pump in the zone of SRS generation and is demonstrated by the example of eye-safe Raman lasers with a KGW crystal pumped at geometries of E Ng, and Е Nm by pulsed multimode radiation of a Nd:KGW-laser with a 4F3/2 → 4I13/2 working transition. When returning 70 % of a depleted pump in the Raman laser, an efficiency of generation of eye-safe radiation at wavelengths of 1507 and 1538 nm increases by approximately 11 %.Предложен способ увеличения выходной энергии внерезонаторного ВКР-лазера с двухпроходной накачкой. Способ основан на повторном возврате истощенной накачки в зону ВКР-генерации и демонстрируется на примере безопасных для глаз ВКР-лазеров на кристалле KGW, накачиваемом импульсным многомодовым излучением KGW:Nd-лазера с рабочим переходом 4F3/2 → 4I13/2 в геометриях E Ng, и Е Nm. При возврате в ВКР-лазер 70 % истощенной накачки КПД генерации безопасного для глаз излучения на длинах волн 1507 и 1538 нм возрастает примерно на 11 %