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

  • 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.
    533
  • 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.
    1722
  • 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.
    123
  • 19/06/2018

    Ученые ИАиЭ СО РАН помогут телескопу найти темную материю

    ​Специалисты Института автоматики и электрометрии СО РАН в сотрудничестве с немецкой компанией Dioptic разработали голограмму, чтобы настроить четырехлинзовый объектив. Он нужен для работы с ближнеинфракрасным спектрометром и фотометром нового космического телескопа "Евклид", задача которого - исследовать причины расширения Вселенной и найти темную материю.
    133
  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    1515
  • 07/03/2016

    В ИЯФ СО РАН разработали ключевые компоненты нового коллайдера

    ​ ​В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН созданы вакуумные камеры, корректирующие магниты, электроника регистрации и программное обеспечение для установки SuperKEKB, которая монтируется в японской Лаборатории физики высоких энергий (КЕК) в Цукубе.
    1811
  • 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.
    967
  • 15/11/2017

    Учёные обнаружили у нескольких морских существ вещества, способные уничтожать раковые клетки

    ​Ученые из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) вместе со своими коллегами из Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН), а также из ведущих онкологических клиник Германии и Швейцарии обнаружили в составе ряда морских организмов (гидробионтов) уникальные вещества, способные уничтожать опухолевые клетки.
    466
  • 05/06/2018

    ИАиЭ СО РАН планирует получить заказы предприятий Пермского инновационного кластера волоконно-оптических технологий

    24 мая 2018 г. состоялся визит делегации ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания» (ПАО «ПНППК») в Институт автоматики и электрометрии СО РАН. В состав делегации вошли: генеральный директор ПАО «ПНППК» А.
    109
  • 16/08/2017

    Новосибирские ученые разрабатывают новый способ лечения рака

    Исследователи из новосибирского Академгородка совместно с американскими коллегами разработали новый перспективный метод диагностики и терапии раковых опухолей. Сегодня одним из наиболее эффективных методов лечения онкобольных является бор-нейтрон захватная терапия.
    1201