Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Лаборатория диагностики новых оптических материалов для перспективных лазеров

Номер договора
14.B25.31.0024
Период реализации проекта
2013-2017
Заведующий лабораторией

По данным на 01.11.2022

27
Количество специалистов
133
научных публикаций
24
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Ученые лаборатории работают над созданием и диагностикой новых оптических материалов (керамик, кристаллов, стёкол) и разработкой на их основе элементов лазеров (квантовые усилители, оптические изоляторы и т.п.) с уникальными характеристиками.

Название проекта: Диагностика новых оптических материалов для перспективных лазеров

Цели и задачи

Направления исследований: Диагностика новых оптических материалов для перспективных лазеров

Цель проекта: Разработка мощных лазеров с улучшенными показателями на основе новых оптических материалов

Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Создана научно-технологическая база, которая дает возможность реализовать полный комплекс работ по внедрению новых лазерных сред в производство оптических узлов и компонентов с уникальными характеристиками для создания лазеров с одновременно высокой средней по времени и пиковой мощностью. Она также позволяет прогнозировать оптические и лазерные свойства новых сред и готовить для производителей рекомендации по химическому составу новых образцов при необходимости изменить те или иные лазерные характеристики.
  • Налажены тесные связи с ведущими российскими и зарубежными производителями всех типов лазерных материалов: стекол, монокристаллов и керамик для тестирования разработок. Для диагностики получаемых образцов разработаны методы измерения фотоупругих, термооптических, нелинейно-оптических, лазерных, магнитооптических и спектральных характеристик в диапазоне температур 80–300 К.
  • Предложен и экспериментально проверен новый метод термодиффузионной сварки кристаллов гранатов.
  • Предложены и экспериментально проверены новые методы определения тепловой проводимости контактов и теплопроводности твердых тел с использованием технологии фазосдвиговой интерферометрии.
  • Разработан и создан целый ряд уникальных изоляторов Фарадея (ИФ), в том числе криогенные, на базе ТГГ керамики, монокристаллов CeF3 и ТСАГ, а также на базе ТАГ, Ce:TAG и Si,Ti:TAG керамики (совместно с ведущими зарубежными производителями магнитооптических сред).
  • Созданы лазеры на базе разработанных в лаборатории квантронов с активными элементами (АЭ) перспективных геометрий «тонкий стержень» и «тонкий диск», на базе которых реализована долгосрочная стабильная работа уникального лазера с энергией импульсов наносекундной длительности 1 мДж и частотой следования 11,5 кГц. Также на базе дискового квантрона было получено увеличение мощности с 5 Вт до 50 Вт за 32 отражения от активного элемента.
  • Разработан лазер на Nd:YAG для накачки мощных титан-сапфировых усилителей чирпированных импульсов с энергией 220 Дж в импульсе длительностью 30 нс при высоком качестве пучка, работающий с частотой повторения импульсов 0,02 Гц.
  • Создан вращатель Фарадея на базе монокристалла ТГГ рекордной апертуры 40 мм для излучения киловаттного уровня мощности (совместно с НИИ материаловедения).
  • Разработана технология изготовления перспективной магнитооптической керамики Tb2O3 и проведены измерения постоянной Верде в диапазоне длин волн 380–1750 нм и температур 80–300 К. Разработаны различные технологии изготовления широкополосных лазерных керамических сред с высокой теплопроводностью, например, MgAl2O4 (совместно с Институтом химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук).
  • Ведутся работы по оптимизации параметров роста новых магнитооптических монокристаллов для ИФ на высокую среднюю мощность (совместно с Институтом кристаллографии им. А. В. Шубникова Российской академии наук).

Внедрение результатов исследования:

Cозданы измерительные и технологические стенды, которые внедрены в работу ИПФ РАН и используются в научно-образовательном процессе для диагностики широкого спектра характеристик оптических сред в исследовательских целях.

Разработаны эскизно-конструкторские документации и технологические инструкции на технологический процесс изготовления экспериментальных образцов, по которым были изготовлены экспериментальные образцы усилителя на основе активного элемента геометрии тонкого слэба, высокомощного гибридного лазера с дисковым оконечным усилителем, высокомощного гибридного лазера с тонкостержневым оконечным усилителем, многопроходной схемы усиления сигнала в дисковом активном элементе, квантрона на композитном дисковом активном элементе, квантрона на слэбовом активном элементе, компактного высокомощного изолятора Фарадея, усилителя на основе активного элемента геометрии тонкого стержня из Yb:YAG с увеличенным выходным диаметром активного элемента, многопроходного усилителя на основе дискового активного элемента.

Образование и переподготовка кадров:

  • Членами научного коллектива подготовлены и внедрены в образовательный процесс 12 новых образовательных курсов по направлению научного исследования.
  • Подготовлены и защищены 3 докторские и 13 кандидатских диссертаций.
  • Проведена профессиональная переподготовка кадров: 15 человек (студенты радиофизического факультета ННГУ имени Н. И. Лобачевского).  

Сотрудничество:

  • EGO - Европейская гравитационная обсерватория (Италия): «Меморандум о взаимопонимании для совместного научного сотрудничества по разработке вакуумно-совместимых изоляторов Фарадея с высокой мощностью для следующего поколения детектора гравитационных волн на основе лазерного интерферометра» - разработка изоляторов Фарадея (ИФ), включая оптимизацию магнитных систем, которые могут использоваться в детекторах гравитационных волн.
  • SIOM - Шанхайский институт точной механики Китайской академии наук (Китай): соглашение о проведении научно-исследовательских работ по теме «Исследование оптимизации микро-структуры TAG керамики и преимуществ ее использования для модуляции мощных лазеров» - комплексное изучение магнитооптических и термооптических характеристик созданных в SIOM образцов перспективной магнитооптической керамики тербий-алюминиевого граната (ТАГ) с легированием различными добавками (Zr, Si, Ti и др.).
  • Университет прикладных наук Северо-Западной Швейцарии (Швейцария): экспериментально и теоретически исследован коэффициент усиления в кристалле титан-сапфира с накачкой несколькими одиночными диодами с длиной волны 450 нм; показана перспективность схемы для создания широкополосного регенеративного усилителя.
  • LIGO - Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (США): исследования новых магнитооптических сред в диапазоне 1-2 мкм, которые могут использоваться в детекторах гравитационных волн.
  • KERI - Корейский научно-исследовательский электротехнический институт (Республика Корея): соглашение о проведении и передаче научно-исследовательских работ - исследование возможности создания двухкаскадной усилительной системы для фемтосекундного лазера.
  • Институт прикладной физики (Германия): проект РФФИ №21-52-12037 «Исследование диапазона применимости нового поколения объемных чирпирующих брэгговских решеток, записанных при помощи фемтосекундных лазерных импульсов».
  • Консорциум в составе: Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (Россия): соглашение № 075-15-2020-906 от 16.11.2020 г., Минобрнауки России, 2020-2022 гг: «Создание и развитие научного центра мирового уровня «Центр фотоники» по приоритету научно-технологического развития «Передовые цифровые технологии и искусственный интеллект, роботизированные системы, материалы нового поколения».
  • Индустриальный партнер ООО «АВЕСТА»: соглашение №14.607.21.0201 от 26.11.2018 г., Минобрнауки России, Федеральная целевая программа, 2018-2020 гг. «Усилители на основе активных элементов перспективных геометрий для создания пико- и фемтосекундных лазеров с высокой средней мощностью».
Скрыть Показать полностью
Mukhin I.B., Perevezentsev E.A., Palashov O.V.
Fabrication of composite laser elements by a new thermal diffusion bonding method. Optical Materials Express 4(2): 266–271 (2014).
Snetkov I.L., Voitovich A.V., Palashov O.V., Khazanov E.A.
Review of Faraday Isolators for Kilowatt Average Power Lasers. IEEE Journal of Quantum Electronics 50: 434–443 (2014).
Mironov E.A., Zheleznov D.S., Starobor A.V., Voitovich A.V., Palashov O.V., Bulkanov A.M. and Demidenko A.G.
Large-aperture Faraday isolator based on a terbium gallium garnet crystal. Opt. Lett. 40(12): 2794–2797 (2015).
Yasuhara R., Snetkov I.L., Starobor A.V., Mironov E.A. and Palashov O.V.
Faraday rotator based on TSAG crystal with <001> orientation. Optics Express 24: 15486 (2016).
Kuznetsov I.I., Mukhin I.B., Palashov O.V., and Ueda K. -I.
Thin-tapered-rod Yb:YAG laser amplifier. Opt. Lett. 41: 5361–5364 (2016).
Kuznetsov I.I., Mukhin I.B., Palashov O.V., Ueda K.-I
Thin-rod Yb:YAG amplifiers for high average and peak power lasers. Optics Letters 43: 3941-3944 (2018).
Starobor A.V., Mironov E.A., Palashov O.V.
High-power Faraday isolator on a uniaxial CeF3 crystal. Optics Letters 44: 1297-1299 (2019).
Старобор А.В., Кузнецов И.И., Мухин И.Б., Палашов О.В.
Лазерные и термооптические характеристики квантрона на основе тонкого пластинчатого Yb:YAG-элемента. Квантовая электроника 50, 414-418 (2020).
Mironov E.A., Palashov O.V., Balabanov S.S.
High-purity CVD-ZnSe polycrystal as a magneto-active medium for a multikilowatt Faraday isolator," Optics Letters 46: 2119-2122 (2021).
E. A. Mironov, O. V. Palashov, S. S. Balabanov
"ZnS, CdSe and ZnSe magneto-optical and thermo-optical characteristics," Scripta Materialia 219, 114855 (2022).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория кристаллофотоники

Санкт-Петербургский государственный университет - (СПбГУ)

Физика

Санкт-Петербург

Стомпос Константинос

Греция

2022-2024

Лаборатория детекторов синхротронного излучения

Томский государственный университет (НИУ) - (ТГУ)

Физика

Томск

Шехтман Лев Исаевич

Россия

2022-2024

Лаборатория «Квантовая инженерия света»

Южно-Уральский государственный университет (НИУ) - (ЮУрГУ (НИУ))

Физика

Челябинск

Кулик Сергей Павлович

Россия

2022-2024