Ученые НГУ, выигравшие грант Российского научного фонда (РНФ), намерены создать новый тип волоконных лазеров для высокоскоростных линий связи. Успешная реализация проекта позволит применить разработанные лазеры в качестве задающих источников информационного сигнала в телекоммуникационных системах на основе суперканалов.

Группа под руководством научного сотрудника Лаборатории численного и экспериментального моделирования новых устройств фотоники НГУ к.ф.-м.н. Анастасии Бедняковой выиграла грант РНФ с проектом «Математическое моделирование генерации комплексов диссипативных солитонов в волоконных лазерах для телекоммуникационных приложений» в конкурсе научных групп под руководством молодых учёных.

Волоконные лазеры представляют большой интерес для различных исследовательских групп во всём мире, поскольку являются молодым и бурно развивающимся типом лазеров. Данное устройство создаёт узкий пучок интенсивного света, как и другие типы лазеров, при этом его особенностью является резонатор, образованный оптическим световодом, длина которого может изменяться от нескольких сантиметров до десятков и даже сотен километров, поясняет Анастасия Беднякова. Благодаря высокому качеству излучения, компактности и простоте в обслуживании волоконные лазеры всё чаще заменяют другие типы лазеров. Например, в телекоммуникациях волоконные лазеры используются для генерации и усиления информационного сигнала, в медицине — для проведения сложных офтальмологических операций, удаления различных нежелательных образований и диагностики заболеваний, в промышленности — для прецизионной обработки материалов, микрорезки и микросварки при создании оборудования.

Интенсивность лазерного излучения значительно превышает интенсивность любых источников света.

«Поскольку излучение оказывается запертым в резонаторе, основные законы классической геометрической оптики просто перестают работать, на их место приходят законы оптики при экстремально большой интенсивности света — нелинейной оптики. Это приводит к сложной нелинейной динамике света внутри резонатора, исследованием которой мы и занимаемся, используя для этого методы математического моделирования», — рассказывает руководитель проекта.

 
Основная трудность при создании новых конфигураций волоконных лазеров, генерирующих одновременно мощные и короткие импульсы, заключается во влиянии нелинейных эффектов и, как следствие, сложной динамике сигнала внутри резонатора. Использование методов математического моделирования позволит детально исследовать динамику формирования импульса в резонаторе, классифицировать экспериментально полученные режимы генерации сигнала и оптимизировать экспериментальные схемы.

Главным результатом работы должен стать новый тип волоконных лазеров, генерирующих связанные короткие импульсы в телекоммуникационном спектральном диапазоне (1.5 мкм). Лазерные источники, генерирующие одновременно мощные и короткие импульсы в области 1.5 мкм, представляют большой интерес, поскольку требуются для ряда практических применений, среди которых рамановская спектроскопия, синтез импульсов аттосекундной длительности, генерация терагерцового излучения, частотной метрологии. Но нас особенно интересуют возможности применения данных лазеров в высокоскоростных линиях связи – для формирования так называемого «cуперканала».

Технология «суперканалов» или широких спектральных каналов, способных передавать сигнал со скоростью порядка 1-10 Тбит/с, является одним из перспективных способов увеличения скорости передачи данных в линиях связи.

Успешная реализация проекта позволит в дальнейшем при построении высокоскоростных оптических суперканалов использовать один задающий источник вместо набора лазеров, генерирующих сигнал в разных спектральных диапазонах.

— Здесь можно провести аналогию с созданием технологии спектрального уплотнения каналов в волоконно-оптических линиях связи, которая позволила передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных частотах и привела к прорывному увеличению скорости передачи данных. Таким же образом реализация спектрального мультиплексирования коротких импульсов может привести к качественному скачку в технологиях создания фемтосекундных волоконных лазеров, — поясняет Анастасия Беднякова.

Размер грантовой поддержки проекта ежегодно — 5 млн рублей. Поддержка рассчитана на три года.

Исследованием генерации коротких импульсов в волоконных лазерах учёные из НГУ уже более пяти лет занимаются совместно с Лабораторией волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН под руководством д.ф.-м.н. Сергея Бабина. Результаты совместной работы были опубликованы в журналах группы Nature. Наиболее яркими из них является создание лазерного источника, генерирующего связанные короткие импульсы на двух длинах волн, а также новый способ генерации широкополосного лазерного излучения в области 1 мкм.

Источники

Математики НГУ исследуют новые типы волоконных лазеров для линий связи
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 03/08/2017
Математики НГУ исследуют новые типы волоконных лазеров для линий связи
Российский научный фонд (рнф.рф), 03/08/2017
Математики НГУ исследуют новые типы волоконных лазеров для линий связи
Институт автоматики и электрометрии (iae.nsk.su), 07/08/2017

Похожие новости

  • 07/07/2017

    Сотрудники Центра нелинейной фотоники и квантовых технологий НГУ выиграли престижные гранты РНФ

    ​Сотрудники недавно созданного Центра нелинейной фотоники и квантовых технологий НГУ выиграли престижные гранты Российского научного фонда.  Российский научный фонд осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
    251
  • 17/03/2017

    Сибирские физики создадут точнейшие атомные часы

    Ученые из Института лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и из Новосибирского государственного технического университета разработали сверхстабильный лазер для атомных часов, который позволит российским физикам создать устройства для измерения времени, не уступающие в точности западным аналогам, говорится в статье, опубликованной в Journal of Physics: Conf.
    718
  • 16/09/2016

    Российские ученые создали прибор для измерения длины сгустка частиц в ускорите

    ​Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН) при поддержке гранта РНФ разработали новое поколение высокоскоростных электронно-оптических приборов для диагностики пучков в ускорителях заряженных частиц - диссектор на основе стрик-камеры.
    946
  • 22/07/2017

    Российские ученые установили, что тип галактики зависит от массы черной дыры

    Созданная астрономами модель объяснила, как черные дыры массой в несколько тысяч раз больше массы Солнца могут существовать в центрах шаровых звездных скоплений. Исследование научной группы из Новосибирского государственного университета и Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ, поддержанное грантом Российского научного фонда, опубликовано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
    256
  • 21/07/2017

    Новосибирские ученые нашли способ улучшить работу очистителей воздуха

    Ученые НГУ выиграли грант Российского научного фонда (РНФ). Разработка ученых поможет решить фундаментальные научные задачи, а также улучшить работу бытовых и профессиональных очистителей воздуха. Тема работы новосибирских ученых — «Фото- и терморазложение металлокомплексов как способ формирования наночастиц металлов и биметаллических структур на поверхности фотокаталитически активных материалов».
    269
  • 15/09/2016

    Алмазы, легированные германием: сибирские ученые выходят на новый уровень

    ​Результаты детальных исследований по росту кристаллов алмаза, легированных германием, в системе Mg-Ge-C опубликовали учёные Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН в высокорейтинговом журнале Американского химического общества Crystal Growth&Design.
    1014
  • 27/07/2017

    В НГУ запустили международный проект с учеными Индии

    Лаборатория алгоритмики НГУ запустила международный научно-исследовательский проект по инженерии компонент электронных схем нового поколения, который был поддержан по итогам конкурса РФФИ-Индия. ​ Проект направлен на оптимизацию компонент портативных электронных устройств, использующих реконфигурируемые компьютерные архитектуры и сочетающих в себе быстродействие и гибкость программирования.
    294
  • 12/07/2017

    Сибирские ученые начали поиск новых месторождений алмазов в Архангельской области

    ​Ученые Института геологии и минералогии (ИГМ) Сибирского отделения (СО РАН) при поддержке Российского научного фонда (РНФ) начали масштабное исследование минералов для поиска новых алмазных месторождений в Архангельской области.
    376
  • 03/04/2017

    Ученые из НГУ совместно с коллегами из университета Эдинбурга получили грант Британского Совета

    ​Новосибирский государственный университет и университет Эдинбурга (UoE) получили совместный грант Британского Совета в рамках программы межинститутского сотрудничества России и Великобритании. Поддержанный проект направлен на расшифровку молекулярных основ сердечно-сосудистых заболеваний, одной из ведущих причин смертности как в России, так и Великобритании.
    459
  • 26/12/2016

    Ученые изменяют свойства графена

    ​Российские ученые в коллаборации с коллегами из Испании и Финляндии в своей работе использовали фемтосекундное импульсное лазерное воздействие для химической модификации графена, который может применяться для создания молекулярных функциональных устройств.
    477