Отзыв_Манукин (Анализ тепловых шумов в многослойных диэлектрических зеркалах интерферометров и оптических микрорезонаторах)

Отзыв официального оппонента на диссертацию Кондратьева Никиты Михайловича «Анализ тепловых шумов в многослойных диэлектрических зеркалах интерферометров и оптических микрорезонаторах», представляемую на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 — Приборы и методы экспериментальной физики Создание высокочувствительных приборов без сомнения является одной из важных задач современной науки и техники, Решение этой задачи не возможно без рассмотрения шумов, присутствующих в системе.

Диссертация Н.М. Кондратьева посвящена изучению тепловых шумов. В работе внимание сконцентрировано на двух различных областях: рассмотрены многослойные диэлектрические зеркала гравитационных антенн и оптические микрорезонаторы и модуляторы с модами шепчущей галереи. Обе системы используются в высокоточных экспериментах. Так в лазерной гравитационной антенне ?.?ОО, предназначенной для экспериментальной проверки существования фундаментального следствия общей теории относительности— -ру гравитационных волн, точность измерения смещений зеркал достигает 10 м, позволяя уверенно детектировать броуновское движение их молекул.

Микрорезонаторы с модами шепчущей галереи являются системой, сочетающей малые размеры и высокую добротность мод. За счет этого они были с успехом использованы в экспериментах по квантовому охлаждению, регистрации отдельных молекул, а так же являются перспективной системой для создания устройств и элементной базы фотоники. Описанные системы являются различными как по размеру так и по назначению. Однако, так как они обе используют для работы распространение света в различных средах, шумы в этих системах имеют одну и ту же тепловую природу. Это позволяет применить к ним практически одинаковые методы, что и показано в работе Н.М. Кондратьева.

Работа состоит из трех глав, введения. за~лю~ения. ~р~~ож~ни~ и ~~изака литературы. В работе 159 страниц 1включая оглавление, приложения, таблицу обозначений и список литературы), 48 рисункови 1О таблиц. Список литературы содержит 117 наименований. В первой главе речь идет о многослойных покрытиях зеркал 1100. Приведен обзор известных на сегодняшний день источников шумов, проанализирована полнота этого набора и показана возможность подавления шума за счет корреляций. Произведены расчеты основных видов шумов с учетом проникновения света внутрь покрытия и подложки зеркала, рассмотрены методы снижения шумов при помощи изменения структуры покрытия 1толщин слоев) и использования зеркал с несколькими покрытиями.

Во второй главе предложены два новых источника теплового шума в подложке зеркал 11ОО, Это расстеклование 1спонтанная кристаллизация) плавленого кварца и его вязкость. На основе зарубежных экспериментов получены значения плотности частоты событий расстеклования и вязкости 1сдвиговой, в стандартной линейной модели упругости), что позволило произвести оценки спектральной плотности флуктуаций и показать, что данные шумы пе повлияют на чувствительность гравитационной антенны.

В третьей главе исследуется система, никак не связанная с рассмотренной ранее антенной. Модуляторы на основе микрорезонаторов с модами шепчущей галереи предполагается использовать в устройствах, соединяющих классическую электронику и фотонику. Они нужны для преобразования СВЧ сигнала в модуляцию оптической несущей. Глава так же содержит дополнительное введение с небольшим обзором известных работ по шумам в микрорезонаторах простых форм, Представлена теория модуляции света в микрорезонаторе и рассмотрен метод расчета таких характеристик устройства как полуволновое напряжение и битовая энергия.

Далее разработан метод расчета шумов в микрорезонаторах произвольной формы при помощи флуктуационно-диссипационной теоремы и компьютерного моделирования. Представленная теория позволяет проектировать электрооптическне модуляторы на основе микрорезонаторов, оценивать и оптимизировать их чувствительность. В частности ~оказано, что осно~н~й ~~лад и шум оудут давать тепловые флуктуации СВЧ части модулятора, Актуальность В работе рассмотрена проблема расчета и подавления шумов в прецизионных физических экспериментах, в которых используются оптические методы измерения малых механических смещений пробных масс. В связи с развитием в последнее время фотоники, тема исследования шумов в оптических устройствах является важной не только с фундаментальной, но н с практической точки зрения.

В частности, разработанные методы позволяют оценивать чувствительность перспективных электрооптических модуляторов, что несомненно важно для их последующего проектирования и использования. Новизна и достоверность В работе рассмотрены новые виды шумов и предложены методы расчета их спектральной плотности.

В частности исследованы два новых источника теплового шума в подложке зеркал ПОО. Это расстеклование (спонтанная кристаллизация) плавленого кварца и его вязкость. Изложена теория нового типа электрооптических модуляторов и предложены методы теоретической оценки их чувствительности. Результаты диссертации, представленные на защиту, математически обоснованы, проверены численно и физически мотивированы, тем самым нет сомнений в их достоверности Замечания Основное замечание к работе в целом — достаточно большое число ошибок синтаксического характера «перечислять их здесь не буду) и применение не очень удачных выражений. Например, стр.

22: евязкость является диссипативным процессом», или, стр,)05, киспользуя стандартный подход угла потерь». Вызывает сомнение, что формула (3.3.38) точно описывает минимально регистрируемую мошность в полосе резонатора Р „', 1М= = 1<вТЯ~-' Якк)шкг, поскольку в случае, если азимутальное число радиочастотной моды ткк =. О минимально регистрируемая мощность также обращается в О, что не соответствует действительности. По-видимому, это соотношение не распространяется на случай п1кк = О, о чем следовало бы указать в тексте диссертации.

Оценка диссертации в целом Отмеченные замечания не снижают обгцей положительной оценки работы в целом. Диссертант показал, что он не только профессионально и свободно владеет используемым сложным математическим аппаратом, но и с успехом поясняет физическую суть получаемых теоретических результатов. Несомненным достоинством диссертации является то, что после каждой главы автором очень четко сформулированы основные ее результаты с оценкой важное~и при~~денных выводо~, что очень удобно при ~ро~~ен~~ работы.

01.04.01 — приборы и методы экспериментальной физики. Официальный оппонент доктор физ.-мат. наук, профессор, Главный научный сотрудник ФГБУ Институт физики Земли им. 0.1О. Шмидта Российской академии наук 1ИФЗ РАН) Адрес; 123242, г.Москва, Б,Грузинская ул., д. 10, стр. 1 Почтовый адрес:123995, ГОП-5, Москва Д-242, Б.Грузинская ул., 10, стр. 1. тел.: 8 499 254 2350 Манукин Анатолий Борисович е-та11: агпапиЫпфуапдех.га 20 января 2016 г. Диссертация «Анализ тепловых шумов в многослойных диэлектрических зеркалах интерферометров и оптических микрорезонаторах» Кондратьева Никиты Михайловича соответству~т всем требованиям, предъявляемым БАК РФ к кандидатским диссертациям, и соответствует п.9 «Положения о присуждении ученых степеней», утвержденного постановлением правительства РФ от 24.09.2013 №842, а ее автор бесспорно заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности .