Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка и усовершенствование методов изготовления неоднородных по длине волоконных и фотонно-кристаллических световодов с уникальными дисперсионными и нелинейными характеристиками для их использования в волоконных лазерных генераторах высокой мощности.

Номер контракта: 14.574.21.0057

Руководитель: Золотовский Игорь Олегович

Должность: профессор

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
легированные и нелегированные оптические волокна, оптические волокна с изменяющимися по длине параметрами, фотонно-кристаллические волокна, волокна с большой площадью моды, симиляритонные импульсы, усилительные лазерные комплексы высокой мощности.

Цель проекта:
1. Разработка новых технологических решений для изготовления продольно неоднородных световодов W-типа и фотонно-кристаллических световодов с уникальными дисперсионными и нелинейными характеристиками. Создание на их основе волоконных лазерных комплексов, обеспечивающих генерацию субпикосекундных импульсов со сверхвысокими пиковыми мощностями (свыше 1 МВт пиковой мощности для рабочей длины волны 1560 нм). Разработка волоконных лазерных генераторов – источников сигнала для волоконных лазерных комплексов, обеспечивающих генерацию импульсов высокого качества. Разработка мощных источников накачки для оптоволоконных усилителей – составных частей волоконных лазерных комплексов. Исследование динамики ультракоротких импульсов в неоднородных по длине световодах и построение адекватных математических моделей. 2. Исследование и разработка комплекса научно-технических решений, направленных на разработку и изготовление неоднородных волоконных и фотонно-кристаллических световодов с изменяющимися по длине параметрами, включая активные световоды, легированные редкоземельными элементами

Основные планируемые результаты проекта:
1. Комплекс научно-технических решений по изготовлению неоднородных по длине волоконных и фотонно-кристаллических световодов с уникальными дисперсионными и нелинейными характеристиками (математические модели генерации, компрессии, усиления импульсов, ВРМБ; технологические решения по изготовлению продольно неоднородных пассивных и активных фотонно-кристаллических световодов и световодов W-типа; методика замеров по длине волокна площади моды и показателя преломления для экспресс-анализа неоднородных по длине световодов).
2. Полученные результаты проекта позволят повысить эффективность изготовления световодов W-типа и фотонно-
кристаллических световодов с переменным по длине сечением. В свою очередь, изготовленные световоды станут основой для создания уникальных систем управления лазерным излучением. В проекте разрабатывается оригинальная методика экспресс-анализа продольно неоднородных световодов W-типа и фотонно-кристаллических световодов на основе эффекта ВРМБ с помощью стенда, включающего бриллюэновский анализатор.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Полученные результаты проекта позволят повысить эффективность и безопасность изготовления световодов W-типа и фотонно-кристаллических световодов с переменным по длине сечением. В свою очередь, изготовленные световоды станут основой для создания уникальных волоконных систем управления лазерным излучением.
2. В проекте усовершенствуется существующая технология изготовления продольно неоднородных световодов W-типа и фотонно-кристаллических световодов; разрабатывается новая оригинальная методика экспресс-анализа продольно неоднородных световодов на основе эффекта ВРМБ; разрабатываются новые лазерные комплексы (включающие волоконные лазерные генераторы, усилители, компрессоры) с характеристиками, соответствующими либо опережающими мировой уровень.
3. Проводимые научные исследования и полученные результаты проекта соответствуют мировому уровню развития лазерной физики как в фундаментальном, так и в прикладном аспекте.
4. Заявленные результаты будут достигнуты, во-первых, за счет применения современных технологий изготовления уникальных неоднородных по длине волоконных световодов с заданным по длине профилем дисперсии и нелинейности, разрабатываемых в ходе выполнения проекта, при помощи которых можно управлять параметрами распространяющегося в световоде импульса. Во-вторых, получение заявленных результатов возможно при использовании новых лазерных источников высокого качества, разрабатываемых в проекте. В-третьих, успешная разработка световодов и лазерных комплексов на их базе основывается на развитии теоретических подходов в решении задачи распространения частотно-модулированных оптических импульсов в неоднородных по длине световодах. Данные подходы используют как прямое численное моделирование основных нелинейных уравнений распространения импульса (нелинейных уравнений Шредингера, Гинзбурга-Ландау, Гросс-Питаевского), так и вариационные методы нахождения решений.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Усовершенствованная технология изготовления световодов и разработанный программный комплекс для моделирования световодов и управления процессом вытяжки предназначены для: моделирования волноводных характеристик световода на основе известного профиля показателя преломления; вытяжки световодов с переменным по длине сечением; воспроизводимого безопасного высокотехнологичного получения световодов с требуемыми характеристиками. Разработанная методика замеров по длине волокна параметров световодов на основе эффекта ВРМБ позволяет реализовать инновационный исследовательский стенд для экспресс-анализа световодов.
2. Полученные результаты проекта позволят повысить эффективность изготовления световодов W-типа и фотонно-
кристаллических световодов с переменным по длине сечением. В свою очередь, изготовленные световоды станут основой для создания уникальных систем управления лазерным излучением.
3. Разрабатываемые в проекте технологические решения для изготовления продольно неоднородных световодов позволят повысить качество получаемых структур, расширят сферу их применения, что приведет к повышению объемов производства. Разрабатываемые лазерные комплексы будут активно использоваться при проведении материаловедческих исследований. Стенд для экспресс-анализа характеристик продольно неоднородных световодов на основе эффекта ВРМБ в световодах позволит разработать новые измерительные методики.
4. Ожидаемые результаты проекта станут основой для дальнейших исследований совместно с международными научными центрами (Технологический Университет Тампере (Финляндия), Политехнический Университет Монса (Бельгия), Астонский Университет (Великобритания) и др.); позволят добиться интеграции университетской науки и предприятий региона, заинтересованных в разработке лазерных систем (НПО «Марс», ОАО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения», ЗАО «Авиастар» и др.)

Текущие результаты проекта:
Разработан программный комплекс и программная документация на ПК для управления процессом вытяжки световодов с W – профилем показателя в режиме реального времени.
Разработаны технологические решения и лабораторные технологические регламенты для изготовления лабораторных образцов волоконных световодов c радиальным W-профилем показателя преломления и фотонно-кристаллических световодов с изменяющимися заданным образом по длине параметрами.
Разработана математическая модель ВРМБ в неоднородных по длине световодах.
Разработана экспериментальная методика замеров по длине волокна площади моды и показателя преломления для мониторинга неоднородных по длине фотонно-кристаллических световодов и неоднородных волоконных световодов W типа.
Разработана математическая модель компрессии частотно-модулированных импульсов симиляритонного типа в неоднородных по длине световодах с аномальной дисперсией и повышенной нелинейностью с учетом эффектов самообострения и запаздывания нелинейного отклика.
Разработана математическая модель каскадного усиления ЧМ импульсов в продольно неоднородных световодах.