Исследования в области лазерной физики

На главную | Контакты | Карта сайта

| Система Грант-Экспресс

| Новости РФФИ
| Объявления
| Подписка на новости

| Общие сведения о РФФИ
| Кто есть кто в РФФИ
| Состав совета Фонда
| Адрес и телефон для справок

| Устав РФФИ
| Указы Президента
| Постановления и распоряжения Правительства

| Нормативные документы

| Решения совета Фонда

| Конкурсы РФФИ
| Региональные конкурсы
| Международные конкурсы
| Программы РФФИ
| Финансовое обеспечение проектов

| Вестник РФФИ
| Газета Поиск
| Публикации в СМИ
| Книги, изданные при поддержке РФФИ
| Информационный бюллетень РФФИ
| Издания РФФИ

| Использование результатов
| Контроль использования финансовых средств

| Международная деятельность
| Научные фонды
| Ведомства и академии
| Библиотеки и информационные центры
| Полезные ссылки

| Издательство Wiley
| Издательство «The American Mathematical Society»
| Издательство Elsevier
| Американское физическое общество (APS)
| Издательство IOP Publishing Limited
| Издательство The Royal Society of Chemistry
| Издательство Springer

| Введение
| 2009 год
| 2010 год
| 2011 год

| WIN-1251
| KOI8-R
| English

ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ЛАЗЕРНОЙ ФИЗИКИ

1. Анализ современной проблематики исследований в области лазерной физики (современные твердотельные лазеры)

2. Проблематика исследований в области лазерной физики, финансируемых РФФИ (современные твердотельные лазеры)

Взаимодействие излучения с веществом и сверхсильные световые поля

Твердотельные лазеры нового поколения

Нелинейная динамика твердотельных лазеров

Волоконные лазеры и волоконная оптика

Применение твердотельных лазеров в фундаментальной метрологии

Некоторые выводы

Литература

ВОЛОКОННЫЕ ЛАЗЕРЫ И ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА

Это одно из наиболее быстро развивающихся направлений современной лазерной физики. Успехи этого направления связаны с проведением широких комплексных фундаментальных исследований, которые обеспечили не только создание волоконных световодов с предельно низкими потерями, но и уникальных источников когерентного излучения в необходимом спектральном диапазоне. Однако требование увеличения скорости передачи и обработки информации ставит на повестку дня необходимость создания оптических каналов передачи информации со спектральным уплотнением. Именно на решение этой проблемы в значительной мере и направлены усилия ученых. Дальнейший прогресс невозможен без детальных фундаментальных исследований в области разработки новых элементов систем связи: высокоэффективных источников оптического излучения, оптических усилителей и волоконных световодов.
В современных оптических линиях связи наиболее широко используются полупроводниковые лазеры с распределенной обратной связью. Более перспективным, с этой точки зрения, является использование волоконных лазеров с полупроводниковой накачкой, генерирующих в диапазоне 1,53 - 1,62 мкм. Необходимым элементом таких систем являются оптические усилители, среди которых, как показывают исследования, весьма перспективны ВКР-усилители, созданные на основе волоконных световодов и обладающие большой полосой усиления. Естественно, необходимым элементом любой системы связи являются сами волоконные световоды. Современные системы связи предъявляют весьма жесткие требования к свойствам оптических световодов и, прежде всего, к их оптическим потерям, дисперсии и эффективному сечению моды.
Волоконная оптика очень эффективно развивается в последние годы (см., например, [117-120]), и немалый вклад в ее развитие внесен исследованиями российских ученых. Здесь следует отметить следующие работы, поддержанные грантами РФФИ: Крюков П.Г. (ИОФАН), грант № 00-02-17079 "Исследование, разработка и создание волоконных лазеров фемтосекундных импульсов", Голант К.М. (ИОФАН), грант № 98-02-16361 "Физические свойства волоконных световодов из кварцевого стекла, легированного азотом", Буфетов И.А. (ИОФАН), грант № 99-02-17843 "Исследование нелинейных явлений при распространении непрерывного оптического излучения большой мощности в волоконных световодах", Васильев С.А (ИОФАН), грант № 98-02-16807 "Физические механизмы фотоиндуцированного изменения показателя преломления кварцевых стекол и световодов на их основе".
Серьезной проблемой является создание одномодовых волоконных световодов с увеличенной эффективной площадью сечения моды, необходимых для ослабления в них нелинейных явлений. Исследование нелинейных явлений при распространении непрерывного оптического излучения большой мощности в волоконных световодах выполнено в [121].
Совершенно противоположные требования предъявляются к волоконным световодам, используемым для генерации или преобразования частоты сверхкоротких оптических импульсов. В качестве источников излучения в оптических системах связи могут использоваться эрбиевые волоконные лазеры и оптические конвертеры, использующие рамановское преобразование частоты [122]. Наиболее эффективно самопреобразование частот происходит в световодных лазерах (см., например, [123, 124]). В таких световодах необходимо наоборот обеспечить высокую эффективность нелинейного преобразования оптической частоты.
Для преобразования частоты излучения в световодных лазерах эффективным является использование ВКР-конвертеров [124]. Особенно эффективным этот метод оказывается в иттербиевых фосфорно-силикатных световодах (рамановский сдвиг в которых составляет 1330 см-1), возбуждаемых на длине волны 0,98 мкм.
Выходные характеристики и эффективность световодных лазеров и конвертеров в значительной мере определяются качеством используемых в них отражателей. Как показали исследования, наиболее оптимальным является использование в качестве отражателей брэгговских решеток (решеток показателя преломления), созданных непосредственно в самом световоде. В результате детальных исследований физических свойств кварцевого стекла, легированного азотом, был установлен физический механизм формирования длиннопериодных решеток показателя преломления в волоконных световодах и разработана методика записи таких решеток. Эти исследование легли в основу создания высокоэффективных брегговских отражателей волоконных лазеров [125]. В работе [126] найдены оптимальные концентрации легирующих элементов, позволившие увеличить фотоиндуцированное изменение показателя преломления, доведя его до 3x10-3. Эти исследования обеспечили создание эффективных волоконных лазеров и волоконных конвертеров частоты большой мощности.
Несомненным достижением является создание иттербиевого волоконного лазера с i = 1,26 мкм с дифференциальной эффективностью около 80 % [127]. Использование последних достижений в области волоконной оптики продемонстрировало возможность создания эффективного волоконного источника излучения с выходной мощностью более 3 Вт (i = 1,26 и 1,3 мкм) на основе рамановского преобразования частоты излучения иттербиевого волоконного лазера, использующего полупроводниковую накачку [123]. Для создания высокоэффективных линий связи имеет большое значение разработка методов расчета и способов изготовления новых, более совершенных конструкций и самих световодов [128, 129].
Фундаментальные исследования нелинейно-оптических явлений в волоконных световодах явились основой создания высокоэффективных оптических усилителей, основанных на использовании ВКР в световодах. Разработанные усилители работают в области максимальной прозрачности волоконных световодов, и их использование открывает широкие возможности дальнейшего совершенствования волоконно-оптических каналов связи. В качестве примера можно привести разработанные в ИОФАН волоконные ВКР-усилители оптических сигналов в диапазоне 1,3 и 1,5 мкм с коэффициентом усиления ~ 30 дБ, накачиваемые полупроводниковыми излучателями [124, 130].
Анализ показывает, что одним из наиболее перспективных источников излучения для широкополосных систем связи, использующих частотное уплотнение, является суперконтинуум, генерируемый в волоконных световодах при возбуждении их мощными фемтосекундными лазерными импульсами [3, 131].
Большое значение для дальнейшего развития новейших оптических технологий имеет метод модификации оптических свойств кварцевого стекла, основанный на внедрении в матрицу различных молекулярных соединений при высоком давлении (Баграташвили В.Н., НИЦТЛ РАН, грант № 00-02-16144 "Новые подходы к управлению локальными оптическими свойствами пористых стекол"). Детальному исследованию центров окраски кварцевых стекол, используемых при создании волоконных световодов, посвящен грант № 00-02-17400 "Спектроскопия центров окраски кварцевых стекол, легированных серой" (Чернов П.В., НИИЯФ МГУ).

Copyright © 1997-2007 РФФИ | Дизайн и программирование: Intra-Center