Исследование

Разработка двухмикронных импульсных волоконного и твердотельных лазеров с использованием насыщающихся поглотителей на основе углеродных наноструктур


Тип исследования
Фундаментальное
Грантодающая организация
Правительство Республики Мордовия
Номер проекта (по данным грантодающей организации)
18-42-130001
Срок реализации
2018 - 2020
Финансирование по годам
2019 2 000 000,00 ₽
Всего 2 000 000,00 ₽

Исполнители:



Нет записей



Нет записей

В рамках реализации настоящего проекта будет выполнено моделирование волоконного лазера, генерирующего импульсное излучение в области 2 мкм с использованием пассивного затвора (насыщающегося поглотителя) на основе углеродных наноструктур. Будет получен насыщающийся поглотитель на основе углеродных наноструктур (в том числе на основе гибридной структуры из углеродных нанотрубок и графеновых слоев) с использованием которого реализован макет такого лазера. С использованием насыщающихся поглотителей на основе углеродных наноструктур, также полученных при реализации задач проекта, будут реализованы импульсные лазеры на керамике полуторных оксидов и кристаллах диоксида циркония, легированных ионами Ho3+.

Powered by Froala Editor


Итоговый отчет (аннотация)

В процессе выполнения проекта методом численного моделирования выполнены расчеты, моделирующие профиль и спектр импульса кольцевого волоконного лазера в области аномальной дисперсии групповой скорости в зависимости от длины резонатора лазера и времени релаксации насыщаемых потерь нелинейного поглотителя, а также исследовано влияние интенсивности насыщения, глубины модуляции и времени релаксации насыщающегося поглотителя на энергию и форму импульса излучения волоконного солитонного лазера.Выявлено, что при увеличении длины резонатора лазерный импульс характеризуется наличием пьедестала, положения фронтов которого соответствуют частотам пиков Келли. Конечность времени релаксации насыщающегося поглотителя приводит к асимметрии профиля и спектра генерации импульса.Использование в волоконном лазере насыщающегося поглотителя с меньшей интенсивностью насыщения обеспечит запуск импульсного режима генерации при меньшем значении усиления.Выявлено, что энергия лазерного импульса волоконного лазера уменьшается при увеличении интенсивности насыщения поглотителя, а также при увеличении времени релаксации его открытого состояния при фиксированном значении усиления. При фиксированном значении усиления увеличение глубины модуляции насыщения поглотителя также приводит к уменьшению амплитуды и энергии импульса.Результаты моделирования, полученные в рамках выполнения проекта, свидетельствуют о том, что для эффективного запуска импульсного режима генерации волоконного лазера целесообразно использовать составной насыщающийся поглотитель, состоящий из поглотителя с малой интенсивностью насыщения, позволяющего запустить импульсный режим при минимальном усилении, и поглотителя с большой интенсивностью насыщения и минимальным временем релаксации открытого состояния, позволяющего увеличить максимальную энергию импульса.Получены образцы насыщающихся поглотителей на основе углеродных наноструктур для реализации режима пассивной синхронизации мод в твердотельных лазерах Zr02-Y203-Ho203, У203:Но и волоконных туллиевых лазерах.Выращены кристаллы на основе диоксида циркония, легированные ионами Но3+ , из которых изготовлены активные элементы для проведения генерационного эксперимента. Проведены предварительные генерационные эксперименты на этих кристаллах, в ходе которых разработана схема резонатора лазера для получения импульсной генерации в режиме синхронизации мод с использованием насыщающихся поглотителей на основе углеродных наноструктур.Разработана схема туллиевого кольцевого волоконного лазера для получения импульсной генерации в режиме синхронизации мод с использованием насыщающегося поглотителя на основе углеродных наноструктур. Проведены предварительные генерационные эксперименты.

Отчет по состоянию на 1 июля 2019 г.

1. Принята к публикации  статья в журнале "Квантовая электроника" Авторы: А.А. Мастин, П.А. Рябочкина.  "Влияние времени релаксации насыщаемых потерь нелинейного поглотителя на структуру солитонного импульса волоконного лазера с различной длиной резонатора" (Будет опубликована в № 9, 10 2019).

2. Выполнено моделирование влияния свойств насыщающегося поглотителя (глубины модуляции, интенсивности насыщения) на параметры импульса волоконного лазера. По полученным результатам подготовлена статья в журнал "Laser Physik Letters".

3. Выполнены предварительные генерационные эксперименты  на активных световодах, легированных ионами Tm3+, в режиме синхронизации мод с использованием насыщающихся поглотителей на основе углеродных наноструктур.

4. Разработаны оптические схемы резонатора (конфигурация резонатора, длина активного элемента, параметры зеркал резонатора) для проведения генерационного эксперимента в режиме синхронизации мод на кристаллах ZrO2-Y2O3-Ho2O3 и керамике Y2O3:Ho.

5. Разработка двухмикронных импульсных волоконного и твердотельных лазеров с использованием насыщающихся поглотителей на основе углеродных наноструктур.

Отчет по состоянию на 1 апреля 2019 г.

1. Освоен метод моделирования с  использованием вычислительной процедуры ode45 в среде Matlab  для проведения расчета структуры солитонного импульса волоконного лазера с пассивной синхронизацией мод. 

2. Выполнены расчеты, моделирующие  профиль и спектр импульса кольцевого волоконного лазера в области аномальной дисперсии групповой скорости в зависимости от длины резонатора лазера и времени релаксации насыщаемых потерь нелинейного поглотителя. По результатам расчетов подготовлена и направлена для опубликования статья «Влияние времени релаксации насыщаемых потерь нелинейного поглотителя на структуру солитонного импульса волоконного лазера с различной длиной резонатора» в журнал «Квантовая электроника»

3. Подготовлены и направлены тезисы доклада «Моделирование структуры солитонного импульса волоконного лазера с пассивной синхронизацией мод» для участия в конференции «Фундаментальные проблемы оптики» 21-25 октября, С-Петербург, 2019.

Подготовлен доклад для участия в конференции молодых ученых МГУ им. Н.П. Огарева.

4.  Разработана технология и получены образцы насыщающихся поглотителей (на основе углеродных нанотрубок и графеновых структур) для реализации режима синхронизации мод для двухмикронных волоконных и твердотельных лазеров. Зарегистрированы кривые пропускания пленок насыщающихся поглотителей (на основе углеродных нанотрубок и графеновых структур). Также для данных поглотителей  получены зависимости насыщения. 

5. Подготовлены активные элементы из кристаллов на основе диоксида циркония, легированных ионами Но3+ для проведения генерационных экспериментов в режиме синхронизации мод.

Powered by Froala Editor