В журнале Scientific Reports группы Nature опубликована статья российских физиков. В ней впервые продемонстрирован случайный волоконный лазер на основе висмутового активного световода, имеющий уникальные выходные характеристики.

Работа является результатом сотрудничества научных коллективов из московского Научного центра волоконной оптики (НЦВО) РАН под руководством академика Е.М. Дианова и новосибирского Института автоматики и электрометрии (ИАиЭ) СО РАН под руководством чл.-корр. РАН С.А. Бабина, являющихся лидерами в области висмутовых волоконных световодов для оптической связи и высокоэффективных случайных волоконных лазеров, соответственно. Объединение двух перспективных направлений волоконной оптики дало уникальный результат.

Случайные лазеры, в отличие от обычных, могут генерировать лазерное излучение без зеркал - за счет многократного рассеяния в усиливающей среде. Соответственно, для них не нужно изготавливать с высокой точностью оптические элементы лазерного резонатора. Случайная генерация из-за рэлеевского рассеяния в волоконных световодах была открыта в 2010 году и активно развивается в Новосибирске. В частности, на ее основе разработана технология компенсации потерь информационного сигнала при его передаче на большие расстояния по пассивным оптическим волокнам. В последние годы круг потенциальных применений случайных волоконных лазеров значительно расширяется, но для многих из них требуется сделать лазер компактным. Для этих целей оптимально подходят не пассивные, а активные световоды, которые используются в обычных волоконных лазерах (например, легированные эрбием или иттербием). Однако получить случайную генерацию в них до сих пор не удавалось из-за малости рэлеевского рассеяния в коротких активных волокнах.

Световоды, легированные висмутом, являются новым типом активных сред с уникально широким спектральным диапазоном усиления и генерации (от 1,1 до 1,8 мкм) - они были предложены и активно развиваются в НЦВО РАН, в основном для создания сверхширокополосных усилителей для оптоволоконных линий связи. По сравнению с обычными легирующими добавками, повышение концентрации висмута ведёт к его кластеризации и соответственно увеличению коэффициента рэлеевского рассеяния, оптимальная длина при этом также увеличивается. Эти "недостатки" становятся решающим преимуществом в схеме случайной генерации на рэлеевском рассеянии. Помимо компактности и простоты схемы, реализованный случайный лазер на основе висмутового световода отличается уникальными выходными характеристиками как по к.п.д. лазерной генерации, так и по когерентности генерируемого излучения. Ширина спектра, определяющая длину когерентности, оказалась в 3 раза меньше, чем у обычного лазера с двухзеркальным резонатором в том же световоде. В работе также построена теоретическая модель формирования спектра генерации такого лазера, объясняющая его уникальные свойства.

Относительно узкий спектр случайного лазера позволяет эффективно генерировать высшие гармоники и преобразовывать его в видимый и УФ диапазон практически на произвольной длине волны, тем самым создавать новые источники излучения для применений в различных технологиях визуализации, например, в биомедицинской диагностике и лазерных дисплеях. Особенно важно то, что спектр случайного лазера не имеет характерной для обычных лазеров модовой структуры, что уменьшает влияние спеклов и в результате улучшает чёткость изображений.

Отметим что авторы работы из ИАиЭ СО РАН являются выпускниками НГУ (И.А. Лобач, С.И. Каблуков, М.И. Скворцов, Е.В. Подивилов и С.А. Бабин) и НГТУ (Е.А. Злобина).

Пресс-релиз. Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН).

Похожие новости

  • 29/03/2018

    Флагманские проекты ИАиЭ СО РАН обсудили на научно-технической сессии

    ​13-14 марта 2018 года в ИАиЭ СО РАН состоялась научно-техническая сессия "Флагманские проекты Института автоматики и электрометрии СО РАН в 2018 г. - состояние и перспективы". На сессии присутствовали представители администрации Новосибирска и области, Сибирского отделения РАН, институтов СО РАН, Новосибирского государственного университета, предприятий и организаций, сотрудничающих с ИАиЭ.
    923
  • 19/11/2015

    "XXXII Сибирский теплофизический семинар", посвящённый 80-летию со дня рождения академика В.Е. Накорякова

    ​C 19 по 20 ноября 2015 года Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН проводит Всероссийскую конференцию "XXXII Сибирский теплофизический семинар". Сибирский теплофизический семинар традиционно проводится один раз в два года в Новосибирске на базе Института теплофизики им.
    2022
  • 10/10/2017

    Молодежная конференция «Оптические и информационные технологии» прошла в новосибирском Академгородке

    ​​​Традиционная молодёжная конкурс-конференция «Оптические и информационные технологии» прошла с 25 по 27 сентября 2017 года в новосибирском Академгородке. Её организовали совместно Институт автоматики и электрометрии (ИАиЭ) СО РАН и Новосибирский государственный университет (НГУ) (при финансовой поддержке Российского научного фонда).
    1066
  • 06/09/2016

    В Новосибирске проходит VII Российский семинар по волоконным лазерам

    В новосибирском Академгородке 5 сентября начался VII Российский семинар с международным участием по волоконным лазерам. Семинар является научным форумом, имеющим целью представление последних достижений и обмен мнениями между русскоязычными учёными, работающими в области волоконных лазеров в ведущих зарубежных и российских исследовательских, технологических и образовательных центрах.
    1985
  • 23/03/2017

    Статья новосибирских физиков вошла в десятку наиболее цитируемых статей престижного журнала «Advances in Optics and Photoniсs».

    Оптическое общество Америки (OSA) регулярно публикует списки наиболее цитируемых работ из своих журналов. Среди журналов OSA наибольший импакт-фактор (более 12) имеет «Advances in Optics and Photoniсs».
    1187
  • 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.
    2059
  • 20/06/2016

    В Институте ядерной физики СО РАН состоится 30-е международное совещание по физике токамаков

    С 21 по 25 июня в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) пройдет 30-е международное совещание по физике токамаков (The International Tokamak Physics Activity, ITPA). Мероприятия этой серии проводятся коллаборацией ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) дважды в год – во Франции, где сооружается установка, и в одной из стран-участниц проекта.
    2483
  • 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.
    1648
  • 08/08/2016

    Анатолий Шалагин: аддитивные технологии открывают перед человечеством принципиально новые возможности

    ​Директор Института автоматики и электрометрии СО РАН академик Анатолий Михайлович Шалагин из тех, кто не любит много говорить, а сразу предлагает пройтись по лабораториям. "Лучше один раз увидеть", - считает он .
    2637
  • 14/06/2018

    В СО РАН продолжается обсуждение проектов развития исследовательской инфраструктуры ННЦ

    ​Проект Сибирского национального центра высокопроизводительных вычислений, обработки и хранения данных (СНЦ ВВОД) представил заместитель председателя СО РАН академик Павел Владимирович Логачёв. «В современных исследованиях во всех областях знаний научные данные являются ключевым драйвером, — подчеркнул координатор проекта.
    567