Исследование

Всестороннее экспериментальное и теоретическое исследование узкополосного перестраиваемого волоконного лазера с внешним торцевым резонатором, созданным с применением 3D нанолитографии и его применение в ИК спектроскопии сверхвысокого разрешения


Тип исследования
Фундаментальное
Грантодающая организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский фонд фундаментальных исследований» (РФФИ), Правительство Республики Мордовия
Номер проекта (по данным грантодающей организации)
18-42-130005\18
Срок реализации
2018 - 2020
Финансирование по годам
2018 3 000 000,00 ₽
Всего 3 000 000,00 ₽

Исполнители:


Проект направлен на поиск новых схем волоконных лазеров и оптимизацию технологии их производства с последующим использованием в устройствах ИК спектроскопии сверхвысокого разрешения. Это позволит увеличить как чувствительность, так и разрешающую способность и системы, и отдельного датчика при одновременном снижении сложности конструкции и удешевлении стоимости всей системы. С конечной целью использования в автономных спектроскопических системах в Проекте предлагается разработка, создание и всестороннее экспериментальное и теоретическое исследование непрерывного волоконного лазера с длиной волны, активно перестраиваемой в L-диапазоне (1650 нм) с помощью торцевого резонатора Фабри-Перо, созданного с применением 3D нанолитографии. Для реализации такого перестраиваемого лазера предполагается решение целого ряда таких фундаментальных задач, как выбор материала резонатора, контроль скорости перестройки длины волны при одновременном сужении спектральной ширины линии, что предлагается реализовать за счет тщательной разработки актюатора, Контролирующего длину резонатора. Также будет исследована возможность импульсной генерации волоконного лазера при одновременной перестройке длины волны генерации. Заключительной задачей проекта будет создание практического устройства опроса и обработки информации волоконной спектроскопической системы на основе предлагаемого перестраиваемого лазера и ее апробация на реальном объекте.

Powered by Froala Editor


Итоговый отчет (аннотация)

Разработан и создан новый перестраиваемый волоконный лазер, имеющий в своей основе резонатор Фабри-Перо, в свою очередь, образованный непрозрачной (на длине волны генерации) волоконной брэгговской решеткой и торцевой микроструктурой субмикронного размера, установленной на выходном торце волновода; при этом, сама структура была реализована методами трехмерной нанолитографии с последующим напылением отражающего покрытия на основе чередующихся нано-слоев легированного оксида и благородного металла. Также был реализован торцевой суб-мкм резонатор Фабри-Перо, записанный фемтосекундным твердотельным лазером в сердцевине одномодового волновода из фосфатного стекла. Перестройка длины волны излучения реализовывалась путем приложения давления до 10 Н через специально разработанный актюатор к торцевому резонатору. Изменение реализованного воздушного зазора торцевой субволновой структуры в диапазоне 350-500 нм приводит к перестройке длины волны лазера 13.5 пм/мН в зависимости от приложенного давления. Проведенные эксперименты показали незначительную температурную зависимость длины волны лазера порядка 0.5 пм/оС. Также выполнено теоретическое исследование процесса лазерной генерации в волоконном лазере, предсказан эффект возникновения связанных состояний оптического поля, локализованных на суб-волновой структуре (солитонные молекулы), который можно использовать при создании оптоэлектронного генератора СВЧ диапазона.

Отчёт #2 по состоянию на 1 июля 2019 г.

Исследована динамика генерации, непрерывной и импульсной, соответствующего волоконного лазера и определены параметров нано-резонатора и лазера.

Отчет #1 по состоянию на 1 апреля 2019 г.

Разработан узкополосный перестраиваемый нано-резонатор, реализованный на торце активного оптического волокна и предназначенный для выделения узкой полосы пропускания оптического излучения в диапазоне длин волн 1645-1665 нм.