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

  • 26/09/2019

    Международная группа с участием ученых НГУ опубликовала статью о новом методе управления лазером

    В НГУ проведены исследования волоконного лазера с оригинальным управляющим элементом, использующим композитный наноматериал нового поколения на основе углеродных нанотрубок и ионной жидкости. Результаты работы опубликованы в престижном журнале Nano Letters.
    315
  • 01/09/2016

    Сергей Турицин: нам вполне по силам быть среди мировых лидеров

    Фотоника как направление специализации появилось в НГУ относительно недавно - с созданием Лаборатории нелинейной фотоники в 2010 г. в рамках мегагранта Правительства РФ. Возглавил лабораторию выпускник Физического факультета НГУ, профессор Сергей Константинович Турицын, директор Института фотоники Университета Астон (Великобритания), который является международно признанным исследовательским центром в сфере фотонных технологий.
    2827
  • 20/06/2018

    Ученые объяснили формирование суперземель

    ​Российские ученые проанализировали эволюцию молодых звезд и выяснили, как формируются планеты на ранних стадиях. Это поможет изучать процессы, происходящие при образовании экзопланет, что позволит лучше понять структуру и строение космических тел, находящихся в том числе и в Солнечной системе.
    759
  • 06/08/2019

    Новосибирские ученые начали разработку высокоэффективных компактных лазеров

    ​В последнее десятилетие во многих лабораториях мира активно исследуются возможности создания высокоэффективных, мощных и компактных лазеров, генерирующих пучки излучения в среднем инфракрасном диапазоне, в частности на длинах волн 3–8 мкм.
    427
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    821
  • 26/05/2017

    Статья новосибирского ученого о новом типе волоконных лазеров опубликована в журнале Nature Communications

    ​​Заведующий лабораторией волоконных лазеров НГУ, старший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Дмитрий Чуркин вместе с коллегами из Университета Астон Марией Сорокиной и Шурикантом Сугаванамом опубликовали работу, посвященную актуальной теме: исследованию спектральных корреляций в случайном волоконном лазере.
    2076
  • 12/05/2016

    Ученые представили результаты анализа всех доступных данных по измерению осцилляций Bs-мезонов

    Коллектив ученых из эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере, в состав которого входит группа из Новосибирского государственного университета и Института ядерной физики СО РАН, выяснил, с какой вероятностью B0s-мезон, состоящий из прелестного антикварка и странного кварка, превращается в свою античастицу и наоборот.
    1640
  • 13/02/2019

    НГУ и GetAClass запустили совместную серию образовательных роликов о космических спутниках

    ​Идея создания серии роликов на эту тему родилась в процессе работы над проектом Федеральной целевой программы по созданию в университете собственной модульной спутниковой платформы. Проект предполагает не просто разработку модели спутника, а создание полноценной инфраструктуры для наземной экспериментальной отработки космического аппарата и дальнейшей работы с ним уже на орбите.
    567
  • 22/08/2018

    Учеными впервые запечатлены флуктуации при квантовом фазовом переходе

    Физики впервые смогли напрямую зафиксировать локальную динамику системы, которая совершает квантовый фазовый переход, — аналог таких процессов, как конденсация и кристаллизация. В результате ученые пронаблюдали квантовый аналог пузырей пара, которые появляются в воде во время кипения.
    1012
  • 24/09/2019

    На «Технопроме» рассказали, как поддерживать инновации

    ​В рамках форума «Технопром—2019» прошел круглый стол при участии Регионального центра нормативно-технической поддержки инноваций Новосибирской области (НГТУ НЭТИ). Круглый стол «Технологические инновации для национальных целей развития.
    266