Научные результаты:
- Теоретически описан физический механизм, ответственный за самозахват частоты полупроводникового лазера при обратной связи через кольцевой волоконный резонатор. Экспериментально продемонстрировано сужение линии генерации стандартного DFB лазера в такой конфигурации до субкилогерцовых значений.
- На основе DFB - лазера, работающего в режиме самозахвата частоты через кольцевой волоконный резонатор разработана экспериментальная модель двухчастотного Бриллюэновского лазера с шириной, каждой из линий < 1 кГц. Показано, что для устойчивой работы системы в режиме самозахвата достаточно простой активной оптоэлектронной обратной связи. Обеспечивая устойчивый резонансв волоконной конфигурации, такое решение позволяет обойтись без сложных активных средств стабилизации, совмещая в едином модуле уникальность характеристик, присущих лазерам с двойным резонансом, с простотой конструкции полностью пассивной самонастраивающейся волоконной системы. Полученные результаты расширяют понимание механизма самозахвата частоты в полупроводниковых лазерах и открывают новые возможности для управления их свойствами.
- Реализован и экспериментально апробирован фазочувствительный акустический датчик (OTDR), использующий простой DFB лазер, самостабилизированный на эффекте захвата частоты в качестве задающего оптического генератора. Сравнение со стандартным коммерческим прибором подтвердило работоспособность предложенной системы при протяженности чувствительного волоконного элемента более 10 км.
- Предложена схема стабилизации гармонической синхронизации мод в кольцевом волоконном лазере при помощи акустооптического сдвига частоты. Экспериментально продемонстрирована конфигурация солитонного лазера телекоммуникационного диапазона (~1550 нм) с частотой следования импульсов более 10 ГГц и уровнем подавления супермодового шума около 30 dB. Разработан и экспериментально реализован мощный усилитель на основе конического волокна, допированного иттербием.
- Проведены биомедицинские исследования воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) на культуры онкоклеток. Предложено объяснение эффекта оксидативного стресса и нарушения функционирования митохондрий онкоклеток при таком воздействии.
- Предложен метод усиления поверхностных плазмон-поляритонных волн дальнего ИК диапазона за счет дрейфового тока накачки при реализации условий фазового синхронизма.
- Предложены и исследованы модели кольцевого волоконного лазера с внутрирезонаторным интерферометром и синхронизацией мод при помощи диссипативного четырехволнового смешивания.
- Впервые экспериментально продемонстрирована конфигурация импульсного лазера на основе Tm-Ho волокна с перестройкой длины волны генерации в диапазоне 1700-1800 нм.
- Экспериментально продемонстрирована узкополосная генерация (< 300 Гц) Бриллюэновского лазера на основе Er-легированного волокна с массивом Брэгговских решеток.
- Предложена и исследована теоретическая модель компенсации потерь, усиления и генерации поверхностных плазмонов в одностенных углеродных нанотрубках.
- Теоретически предсказана и исследована генерация Бриллюэновского излучения в микрорезонаторах в случае несовпадения Бриллюэновского сдвига с межмодовым расстоянием микрорезонатора. Показано, что несмотря на возрастание порога генерации, возможно существенное повышение интенсивности Бриллюэновского сигнала по сравнению с резонансным случаем.
- Предложены новые методы снижения супермодового шума и точной подстройки частоты следования импульсов волоконного лазера с гармонической синхронизацией мод, использующие инжекцию излучения внешнего непрерывного лазера с перестраиваемой длиной волны.
Внедрение результатов исследования:
Основной прикладной целью исследований, представляющей интерес для коммерциализации, является создание оптических генераторов, обладающих компактностью, низкой себестоимостью и уникальными потребительскими характеристиками. Разрабатываемые в проекте источники следует рассматривать в контексте развития отечественной элементной базы микроволновой фотоники. Кроме того, новые источники востребованы для систем оптической связи, распределенного мониторинга, оптических гироскопов.
Организационные и инфраструктурные преобразования:
Оборудование лаборатории частично включено в структуру центра коллективного пользования УлГУ – НИИАР. Кроме того, специалисты лаборатории являются создателями и основными специалистами созданных на базе УлГУ инженеринговых центров «ProfiLaser» и Центра молодежного инновационного творчества «Воплощение». В рамках работы этих центров активно используется оборудование лаборатории КЭиО НИТИ УлГУ.
Образование и переподготовка кадров:
Организованы стажировки членов научного коллектива в ведущих научных центрах Европы.
Курсы и программы:
-
«Волоконные лазеры», специальный курс повышения квалификации сотрудников Лаборатория Квантовой электроники и оптоэлектроники УлГУ. Введен в образовательную практику 26.09.2014 г.
-
«Английский язык для физиков», 03.03.03. Радиофизика, 03.03.02 Физика, 03.04.02 Физика (магистратура). Инженерно-физический факультет высоких технологий УлГУ.
-
Оптика наноструктур 03.03.03. Радиофизика (бакалавриат), 03.04.02 Физика (магистратура) Инженерно-физический факультет высоких технологий УлГУ.
-
Основы нелинейной оптики, программа аспирантуры 03.06.01 Инженерно-физический факультет высоких технологий (ИФФВТ) УлГУ.
-
Курс для студентов Инженерно-физического факультета высоких технологий УлГУ «Нелинейная лазерная волоконная оптика».
-
За последние 5 лет в лаборатории защищены 7 кандидатских диссертаций и 1 докторская диссертации.
-
На базе лаборатории действует регулярный (еженедельный) междисциплинарный семинар.
Сотрудничество:
Лаборатория проводит совместные научные исследования с несколькими зарубежными научными организациями. За последние 5 лет было опубликовано ~50 совместных публикаций (соавтор, предмет общих публикаций):
- Imperial College, London, UK (Prof. Roy Taylor, fiber lasers).
- ASTON University, Birmingham, UK (Profs. Sergey Turitsyn, Edik Rafailov, Sergey Sergeyev, random lasers, bio-photonics, mode-locked fiber lasers).
- University of Mons, Mons, Belgium (Prof. Patrice Mégret, telecom, fiber sensors).
- Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium (Prof. Krassimir Panajotov, laser dynamics).
- Tampere University, Tampere, Finland (Prof. Regina Gumenyuk, soliton lasers and high-power fiber lasers).
- CICESE, Ensenada, Mexico (Prof. Vasily Spirin, narrow-band fiber lasers).
- École Nationale d'Ingénieurs de Brest (Prof. F.F.L. Bentivegna, plasmonic devices).
- Roorkee Institute of technology, India (Prof. V. Rastogi, fiber tapers and amplifiers).
Также Лаборатория активно сотрудничает с ведущими Российскими институтами:
- Научный центр волоконной оптики, Институт общей физики РАН (Москва).
- Институт радиотехники и электроники РАН (Москва).
- Институт автоматики и электрометрии РАН (Новосибирск).
- Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН (Москва).
- НПК «Технологический центр» (Зеленоград).
