Відділ когерентної і квантової оптики було створено у 2006 р. До його складу увійшла частина співробітників лабораторії лазерної спектроскопії, заснованої у 1985 році доктором фіз.-мат. наук, професором М.В. Данилейко, та створеної у 1989 р. лабораторії фізики лазерних середовищ, керівник — доктор фіз.-мат. наук, професор Є.О. Тихонов.

• когерентне збудження атомів та молекул;
• механічна дія лазерного світла на атоми та молекули;
• лазерна фізика;
• когерентна оптика полімерів, барвників та рідких кристалів;
• органічні й гібридні органо-неорганічні матеріали для голографії та оптоелектроніки;
• оптична обробка інформації та розпізнавання образів;
• прецизійні лазерні вимірювання.

Основні наукові досягнення, одержані за участю працівників відділу до 2006 р.

• (1966-1967) Одержано лазерну генерацію та модуляцію резонаторної добротності розчинами поліметинових барвників (ПБ) (Є.О. Tихонов, M.Т. Шпак).
• (1969-1975) Досліджено генерацію світла розчинами ПБ при 4,2К та вперше показано прояв неоднорідного уширення переходів (M.В.Meліщук, Є.О.Тихонов, M.Т.Шпак).
• (1970-1980) Генерація та нелінійна спектроскопія барвників з двофотонним збудженням (Є.Б.Асланіді, Т.М.Смірнова, В.І.Прохоренко, Є.О.Tихонов, М. Т.Шпак).
• (1976-1977) Лазерна генерація світла домішковими холестеричними та нематичними рідкими кристалами (І.П.Ільчишин, Є.О.Тихонов, M.Т.Шпак).
• (1977-1986) Лазери на розчинах барвників зі статичним та динамічним розподіленим зворотним зв'язком (Є.І.Забелло, Є.О.Тихонов).
• (1982-1989) Вперше використано еластичні полімери з домішкою барвників як лазерні елементи (O.В.Пржонська, В.І.Безродний, М.В.Бондар, Є.О. Тихонов).
• (1988-1995) Досліджено кутову селективність інтерферометра Саньяка та розпочато його використання як селективного резонатора одномодових лазерівх (В.І. Прохоренко, Д. Я.Яцків, С.Г.Розуван, Є. О.Тихонов).
• (1985-1995) Виконані систематичні дослідження голографічного запису на фотополімерах та створені високоефективні фазові голографічні носії та дифракційні гратки (T. М.Смірнова, Е.С.Гюльназаров, О.В.Сахно, Ю. Б.Бойко, Є.О. Тихонов).
• (1988 - 2000) Розроблені, вивчені та реалізовані технології застосування еластомерів та методів радикальної полімеризації для створення активних і пасивних лазерних середовищ та голографічних елементів (В.І. Безродний, Ю.Б. Бойко, Е.С. Гюльназаров, О.В. Сахно, Т.М. Смірнова, Є. О. Тихонов).
• (1975-1982) Лазерні стандарти частоти на основі кільцевих лазерів, стабілізованих за резонансами насиченого поглинання і насиченої дисперсії метана, з відносною стабільністю частоти 3•10?14 за час усереднення 100 с (М.В. Данилейко, В.П. Федін, О.М. Фаль, Л.П. Яценко).
• (1983-1991) Розроблено внутрішньорезонаторну частотно-модуляційну спектроскопію з чутливістю, обмеженою лише фотонним шумом, і з роздільною здатністю та створено на її основі стабілізовані газові лазери зі стабільністю частоти ( =100 с) при відносній відтворюваності 10-13 (М.В. Данилейко, В.П. Федін, О.М. Фаль, Н.М. Качалова, В.М. Нечипоренко, Л.П. Яценко).
• (1989-1998) Запропоновано, теоретично обґрунтовано та вперше експериментально реалізовано силу стимульованого (вимушеного) свiтлового тиску на атоми та молекули у біхроматичному полі (В.С. Войцехович, М.В. Данилейко, А.М. Негрійко, В.І. Романенко, Л.П. Яценко).
• (1983-1990) Встановлено природу ефекту захоплення частоти генерації широкосмугового лазера на барвниках лініями атомарного радіально неоднорідного внутрішньорезонаторного поглинання (М.В. Данилейко, А.М. Негрійко, В.М. Ходаковський, Л.П. Яценко).
• (1989-1999) Розроблені лазерні джерела з керованими спектральними характеристиками на основі стабілізованих за частотою гелій-неонових лазерів та лазерів на барвниках. Створені експериментальні зразки стабілізованих за частотою лазерів з відносною нестабільністю частоти 5•10?13 за часу усереднення 100 с (О.В. Бойко, М.В. Данилейко, О.Л. Кравчук, А.М. Негрійко, В.М.Ходаковський, О.М. Целінко, Л.П. Яценко).
• (1996-2006) Запропоновано та експериментально реалізовано нові методи лазерного керування населеностями квантових рівнів атомів та молекул, які ґрунтуються на використанні адіабатичної еволюції системи атом+когерентне лазерне поле (В.І. Романенко, Л.П. Яценко).

Новітні наукові досягнення

• Вперше спостерігалось явище когнрентного полонення населеностей в еквідистантному багаточастотному полі – оптичній гребінці, фемтосекундного лазера та лазера зі зсунутим за частотою зворотним зв’язком.
• Побудовано теорію біхроматичної сили на основі формалізму Флоке, яка дала змогу пояснити анамально великий діапазон швидкостей атомів, в якому біхроматична сила перевищує радіаційну силу.
• Продемонстровано і проаналізовано новий метод повного перенесення населеності між двома станами атома чи молекули з використанням швидкого адіабатичного проходження, індукованого штарківським зсувом робочих рівнів (SCRAP).
• Розвинуто теорію, що описує залежність ефективності перенесення населеності за допомогою стимульованого раманівського адіабатичного проходження (STIRAP) від двофотонного відстроювання, статичного чи флуктуаційного.
• Теоретично і експериментально досліджено лазери зі зсунутим за частотою зворотнім зв’язком. На основі цих досліджень запропоновано новий метод вимірювання відстаней.
• Теоретичний аналіз сили, що діє на атом у полі зустрічних променів частотно-модульованих світлових хвиль показав, що за умови оптимального вибору інтенсивності лазерного випромінювання та індексу модуляції ця сила може бути близькою до біхроматичної сили.
• Розроблено загальний підхід до створення широкого класу нанокомпозитів на основі акрилових полімерів та неорганічних наночастинок (TiO₂, ZrO₂, LaPO₄:Ce,Tb, CdS, CdSe/ZnS, Ag, Au). Досліджено об’ємне впорядкування нанокомпозитів у субмікронному діапазоні методом голографічної фотополімеризації, що дозволило виготовити ефективні дифракційні оптичні елементи й фотонні кристали.
• Поєднання унікальних фізичних властивостей наночастинок з дифракційними властивостями періодичних структур відкриває перспективи створення нового покоління пристроїв для інформаційних технологій, фотоніки та оптоелектроніки. Продемонстровано використання таких структур як керованих світлом нелінійних дифракційних елементів, в лазерах з розподіленим зворотнім зв’язком та в голографічних захисних технологіях.
• Вивчено явище лазерної генерації у полімерах з барвниками в умовах багаторазового розсіювання. Встановлена залежність механізму генерації від співвідношення між середньою довжиною вільного розповсюдження фотону та довжиною хвилі генерації. Якщо довжина розповсюдження перевищує довжину хвилі, спостерігається підсилене спонтанне випромінювання (суперлюмінесценція) в умовах дифузійного поширення. В протилежному випадку може спостерігатись збудження локалізованих мод Андерсона. В наближенні моделі розсіювання світла Кубелка-Мунка теоретично описана спектральна еволюція суперлюмінесценції.
• Запропоновано та продемонстровано новий підхід до створення лазерів з динамічним розподіленим зворотнім зв’язком та керованою електричним полем частотою генерації на основі допованих барвниками нематичних рідких кристалів.
• Створено та досліджено нові полімерні оптичні дифракційні елементи на основі товстих об’ємних граток. Встановлено, що теорія зв’язаних хвиль Когельника може використовуватись для розрахунків дифракційних параметрів таких елементів. Продемонстровано особливості використання пропускаючих фазових граток в лазерних та спектральних приладах.
• Розроблено цифровий метод синтезу оптичних дифракційних елементів для оптико-цифрових кореляторів, систем ідентифікації та систем оптичної обробки даних. Запропоновано нові оптичні кореляційні методи для розпізнавання образів з використанням спеціально розрахованих фазових елементів (фазові маски, дифузори) для уніфікації та спрощення процедури розпізнавання довільних об’єктів.

Розробки та впровадження

• Створено об'ємні фазові голографічні гратки з високими оптичними характеристиками та розроблено лазерні та спектральні прилади з їх використанням (Є.О.Тихонов, Т.М.Смірнова, В.І. Безродний, П.В.Єжов, Л.М.Кохтич, О. К. Лямець).
• На основі оптоволоконного лазера зі зсунутим за частотою зворотним зв'язком розроблено лазерний комплекс для вимірювання відстаней з точністю до 100 мкм за часу вимірювання до мілісекунди (В.В. Огурцов, В.М. Ходаковський, Л.П. Яценко).
• Розроблено органо - неорганічні полімерні нанокомпозити для голографічного запису. Виготовлено одно- та двовимірні об’ємні гратки полімер – наночастинки різних типів, що характеризуються нелінійними та люмінесцентними властивостями (Т.М. Смірнова, О.В. Сахно, Л.М. Кохтич).

Державні премії

• Державна премія УРСР у галузі науки і техніки 1974 року (Є.О. Тихонов. М.Т.Шпак у складі авторського колективу).
• Державна премія України у галузі науки і техніки 1998 року (М.В. Данилейко, А.М. Негрійко, В.І. Прохоренко, Є.О. Тихонов, Л.П.Яценко, Д.Я. Яцків у складі авторського колективу).

• Yatsenko L.P., Romanenko V.I., Shore B.W., Bergmann K. Stimulated Raman adiabatic passage with partially coherent laser fields, Phys. Rev. A, vol. 65, 043409 (2002).
• Yatsenko L., Metcalf H. Dressed-atom description of the bichromatic force, Phys. Rev. A, vol. 70, 063402 (2004).
• Yatsenko L.P., Shore B.W., Bergmann K. Theory of a frequency-shifted feedback laser, Optics Communications, vol. 236, pp. 183–202 (2004).
• Ogurtsov V.V., Yatsenko L.P., Khodakovskyy V.M., Shore B.W., Bonnet G., Bergmann K. High accuracy ranging with Yb3+-doped fiber-ring frequency-shifted feedback laser, Optics Communications, vol. 266, pp. 266–273 (2006).
• Romanenko V. I., Yatsenko L. P., Stimulated radiation pressure acting on an atom nonadiabatically interacting with the field of counterpropagating frequency-modulated waves, JETP Letters, vol. 86, pp. 756–760 (2007).
• Bezuglov N. N., Garcia-Fernandez R., Ekers A., Miculis K., Yatsenko L. P., Bergmann K., Consequences of optical pumping and interference for excitation spectra in a coherently driven molecular ladder system. Phys. Rev. A , vol. 78, 053804 (2008).
• Ogurtsov V.V., Khodakovskyy V.M., Yatsenko L.P., Shore B.W., Bonnet G., Bergmann K. An all-fiber frequency-shifted feedback laser for optical ranging; signal variation with distance. Optics Communications, vol. 281, pp. 1679–1685 (2008).
• Yatsenko L.P., Shore, B.W. Bergmann K. Coherence in the output spectrum of frequency shifted feedback lasers. Optics Communications, 282, N 2, P. 300–309 (2009).
• L. P. Yatsenko, B. W. Shore, K.Bergmann. An intuitive picture of the physics underlying optical ranging using frequency shifted feedback lasers seeded by a phase modulated field. Optics Communications, vol. 282, pp. 2212–2216 (2009).
• Smirnova T.N., Sakhno O.V., Bezrodnyj V.I., Stumpe J. Nonlinear diffraction in gratings based on polymer–dispersed TiO2 nanoparticles. Appl. Phys. B. 80, 947-951 (2005).
• Goldenberg L.M., Sakhno O.V., Smimova T.N., Helliwell P., Chechik V., Stumpe J., Holographic composites with gold nanoparticles: Nanoparticles promote polymer segregation // Chemistry of Materials, Vol.20, No.14, pp.4619-4627, (2008).
• Sakhno O.V., Smirnova T.N., Goldenberg L.M., Stumpe J Holographic patterning of luminescent photopolymer nanocomposites. Materials Science and Engineering, C. Biomimetic and supramolecular systems Biomimetic materials, sensors and systems, Vol.28, No.1, pp.28-35, (2008).
• Sakhno O.V, Goldenberg L.M., Stumpe J., Smirnova T. N. Effective volume holographic structures based on organic-inorganic photopolymer nanocomposites. J. Opt. A: Pure Appl. Opt. Special issue Optics of Nanocomposite Materials, vol. 11 (2009) 024013 (13pp).
• Fitio V.M., Sakhno O.V., Smirnova T.N. Analysis of the diffraction by the gratings generated in the materials with a nonlinear response. Optik - International Journal for Light and Electron Optics, vol. 119, Issue 5, 14 April 2008, Pages 236-246.
• Tikhonov E.A., Yashchuk V.I., Prigodnjuk O.A., Korenjuk V.V. Random dye lasing supported by elastic multiple light scattering. Ukr. Phys. J. , vol. 52, Issue 4, pp.346-352 (2007)
• Tikhonov E.A., Yashchuk V.I., Prigodnjuk O.A., Korenjuk V.V. Random dye lasing supported by elastic multiple light scattering. Proc. SPIE, vol. 6728, 67280T (Jul. 31, 2007)
• Yashchuk V.I., Tikhonov E.A., Prigodnjuk O.A., Korenjuk V.V. Lasing of 2D short-range photonic crystals made of dyed vesicular polymer. Proc. SPIE, vol. 6728, 67280N (Jul. 31, 2007)
• Ilchishin I. P., Maslov P. Yu., Tikhonov E. A., Lipnitsky S. O., Stepanov A. A. Lasing in dye-doped nematic liquid crystals at a dynamic distributed feedback for two-scheme excitation. Liquid Crys. Mol.Crystall, vol.467, pp.235-245 (2007)
• Тikhonov Е.А., Кiselev О.V., Interferometric method of measuring the angular divergence of laser beams. Journal of Optical Technology, vol. 74, Issue 4, pp. 258-262 (2007)
• Tikhonov E.A., Tyutyunnik A. A. Measuring the wavelength of light using Bragg diffraction grating, Journal of Optical Technology, vol. 74, Issue 8, pp. 521-525 (2007).
• Е.А.Тихонов. Анализ и измерение параметров голографических Брэгговских
• решеток, Вестник СпбО Академия инж. наук им. А.М.Прохорова №4,сс.57-78, 2008.
• Yashchuk V. P. , Prygodiuk O., Koreniuk V., Tikhonov E., Bezrodny V. Random lasing in porous scattering medium. Appl. Phys. B, vol. 92, pp. 593–597 (2008).
• Kuzmenko Alexander V., Yezhov Pavel V. Iterative algorithms for off-axis double-phase computer-generated holograms implemented with phase-only spatial light modulators. Applied Optics, Vol. 46, Issue 30, pp. 7392-7400 (2007).
• Muravsky Leonid I., Sakharuka Olexander M., Fityo Nazar V., Yezhov Pavel V. Increase of reliability of surface displacement field recovery by optic speckle-displacement correlation technique. Optics and Lasers in Enginiring, V.45, Issue 10, pp. 993-1000 (2007).

Монографії

• Е.А.Тихонов, М.Т.Шпак. Нелинейные оптические явления в органических соединениях. К., Наукова думка, 1979.
• М.В.Данилейко, Л.П.Яценко. Резонансные явления в кольцевых газовых лазерах. К., Наукова думка, 1994.
• А.М. Негрійко, В.І. Романенко, Л.П. Яценко. Динаміка атомів та молекул у когерентних лазерних полях. К., Наукова думка, 2008.
• А.А.Акаев, С.Б. Гуревич, К.М. Жумалиев, Л.И. Муравский, Т.Н.Смирнова Голография и оптическая обработка информации: избранные разделы, изд.Бишкек-С.Петербург, 2003 г., 571 с.

• 

  Біля установки для дослідження когерентної взаємодії лазерного випромінювання з неоновим пучком
  (с.н.с. Н.М.Качалова, пр. інж. О.М.Литвинов, асп. А.Б.Прилепа, пров.н.с. В.І.Романенко, зав. відділом Л.П.Яценко).

• 

  Дослідження «темних» магнітооптичних резонансів в полі фемтосекундного лазера
  (с.н.с. В.М.Ходаківський).

• 

  Проф. Є.О.Тихонов та інженер В.О.Івашкін аналізують оптичні параметри голографічних граток.

• 

  Підготовка до експерименту на голографічній установці УІГ–2М.
  Зліва направо: н.с. П.В.Єжов, пр.інж. Л.М.Кохтич, пров.н.с. Т.М.Смірнова.

• 

  Вимірювання кутової селективності дифракційної гратки (пр.інж. О.К.Лямець).

• 

  Під час вручення Державної премії України 1998 р.

•