Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт физиологически активных веществ
Российской академии наук

Толбин Александр Юрьевич
доктор химических наук,
профессор РАН

E-mail: tolbin@ipac.ac.ru
Телефон: +7 (49652) 42566

 С 2016 года в состав EasyQuanto входит модуль OPL Simulator, назначение которого состоит в моделировании свойств оптических лимитеров. Проблема защиты технически сложных приборов и органов зрения от излучения высокой мощности наиболее остро встает именно в наши дни. Долголетний поиск подходящих рабочих компонентов оптических лимитеров не увенчался существенным успехом. Причиной является сложность самого процесса ограничения лазерного излучения, включающего в себя целый комплекс нелинейных эффектов взаимодействия света с веществом, а главное, - отсутствие количественной модели, которая позволяла бы по структурным и спектральным параметрам молекул красителей предсказывать целесообразность проведения физических экспериментов по созданию устройств – оптических ограничителей. Одним из наиболее известных механизмов оптического ограничения лазерного излучения является обратное насыщенное поглощение (ОНП), суть которого заключается в поглощении световой энергии из возбужденных состояний, благодаря сильно поляризованной системе электронного сопряжения рабочего вещества. ОНП хорошо известно для фталоцианинов и их ближайших аналогов – порфиринов и порфиразинов, и именно на его основе можно разрабатывать модели предсказания эффективности использования красителей в технологии создания оптических лимитеров.

 В основе алгоритма работы модуля OPL Simulator лежит анализ большого количества выходных файлов квантово-химической программы GAMESS-US, сформированных путем решения задачи воздействия однородного электростатического поля (finite field) на энергию и осцилляцию переходов в модельных TDDFT-спектрах. Поскольку поле – величина векторная, необходимо изучить его воздействие на молекулу в каждом направлении (x;y;z) для каждого его абсолютного значения (0.001 – 0.03 a.u. с шагом 0.002 a.u.). Чтобы выполнить такой анализ, необходимо получить не менее 10 точек, т.е. обработать как минимум 180 выходных файлов. Ручной анализ результатов займет примерно целый рабочий день, а EasyQuanto OPL Simulator справится с этой задачей за 20-30 сек.

 В результате будут рассчитаны параметры оптического ограничения – диапазоны, пороги и коэффициенты ослабления потока энергии (или мощности), а по значениям выходной энергии (или мощности) и пропускания можно построить графические зависимости для иллюстрации нелинейного характера процесса оптического ограничения. Для вычисления параметров оптического ограничения используются высокоточные математические модели, в частности «пороговая модель», разработанная в Национальном исследовательском университете "МИЭТ" (г. Зеленоград). Альтернативный подход, предложенный в нашей лаборатории, основан на использовании непрерывных функций при аппроксимации зависимости «коэффициент поглощения – интенсивность входного излучения». Функциональные возможности OPL Simulator for EasyQuanto успешно протестированы на Межведомственном суперкомпьютерном центре РАН (www.jscc.ru).

 Входит в комплект дистрибутива EasyQuanto, доступен в демо-версии в течение 2 недель.