Лаборатория нелинейной и микроволновой фотоники

Научные результаты:

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 резонанс в 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 [Lopez-Mercado, C.A et al; Sensors 2021, 21, 6859, Spirin, V.V et al Optics & Laser Technology 2021, 141, 107156].

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 [Korobko, D. A. et al, Optics & Laser Technology, 133, 106526 (2021)].

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 [Ribenek, V. A. et al, (2021). Optics Letters, 46(22), 5687-5690., Ribenek, V. A. et al, (2021). Optics Letters, 46(22), 5747-5750, Ribenek, V. A. et al, (2022). Optics Letters, 47(19), 5236-5239].

Эффект снижения супермодового шума в волоконном лазере с гармонической синхронизацией мод на основе инжекции излучения внешнего непрерывного лазера дополнен новыми экспериментальными наблюдениями, объяснен посредством серий численного моделирования [D. A. Korobko, et al, "Resonantly induced mitigation of supermode noise in a harmonically mode-locked fiber laser: revealing the underlying mechanisms," Opt. Express 30(10), 17243 (2022)].

На основе волоконного телекоммуникационного источника, системы усиления чирпированных импульсов и фотонно-кристаллического волокна с большой площадью моды (ФКВ) с низким двойным лучепреломлением разработана лазерная система, генерирующая ~ 100 фс импульсы с энергией ~ 10 нДж в диапазоне 1600–1700 нм. Исследованы характеристики выходного спектра, соответствующие рамановским солитонам, при различных поляризациях импульса накачки на входе ФКВ. Показано, что длина волны максимума выходного спектра может быть перестроена в длинном (L) и сверхдлинном (U) телекоммуникационных диапазонах путем регулировки состояния поляризации импульса накачки при постоянной выходной мощности [D. Stoliarov, et al., "Fibre laser system with wavelength tuning in extended telecom range," Optical Fiber Technology 72, 102994 (2022)].

Исследованы плазмонные свойства массивов параллельных углеродных нанотрубок с двойными стенками. Показано, что в таких сборках можно генерировать сверхмедленные моды поверхностных плазмон-поляритона (ППП), обладающие фазовой скоростью на несколько порядков ниже скорости света в вакууме и высокой добротностью. Показано, что нерелятивистские электронные пучки со скоростью менее 10⁶ м/с могут быть использованы для возбуждения ППП в массивах двустенных углеродных нанотрубок. Для ППП-мод, возбуждаемых электронным пучком, определены частотный диапазон ППП-волн и скорости электронного пучка, соответствующие фазовому синхронизму в широком диапазоне частот. Он открывает путь к созданию замедляющих структур на основе плотных массивов многостенных углеродных нанотрубок, использующих эффективную передачу энергии от накачки к СПП [A. S. Kadochkin, et al, "Excitation of Ultraslow High‐q Surface Plasmon Polariton Modes in Dense Arrays of Double‐Walled Carbon Nanotubes," Annalen der Physik 2100438 (2022)].

Образование и переподготовка кадров:

• Подготовлены и защищены 3 кандидатские диссертации.

• 5 сотрудников лаборатории прошли стажировки в ведущих научных центрах Европы – Астонский университет, Имперский колледж Лондона (Великобритания), Ecole Nationale d’Ingenieurs de Brest (Франция).

• Разработаны курсы и программы: программа аспирантуры «Основы нелинейной оптики», курсы для студентов Инженерно-физического факультета высоких технологий «Нелинейная лазерная волоконная оптика», «Квантовая электроника и физика лазеров».

Сотрудничество:

Имперский колледж Лондона, Астонский университет (Великобритания), Университет Монса (Бельгия), Университет Тампере (Финляндия), Центр научных исследований и высшего образования в Энсенаде (Мексика), Leibniz Institute of Photonic Technology (Германия), Академия наук Чехии, École Nationale d'Ingénieurs de Brest (Франция), Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова Российской академии наук, Институт радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова Российской академии наук, Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук, Новосибирский государственный университет, НПК «Технологический центр» (Россия): совместные исследования и публикации.