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

Лаборатория квантовой электроники и оптоэлектроники Научно-исследовательского технологического института имени С. П. Капицы

Приглашенный ученый Фотиади Андрей Александрович Россия
Номер договора
14.Z50.31.0015
Период реализации проекта
2014-2018
Заведующий лабораторией

По данным на 01.11.2022

37
Количество специалистов
205
научных публикаций
30
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Сотрудники лаборатории занимаются разработкой лазерных волоконных комплексов различной длинны волн с характеристиками (ультракороткой длительностью и пиковой мощностью выходных импульсов), превосходящими существующие аналоги. Помимо этого, проводятся исследования приложений разработанных лазерных волоконных комплексов к задачам медицины, авионики, техники связи, обработки материалов микро- и наноэлектроники.

Название проекта: Разработка единой технологической платформы лазерных источников ультракоротких импульсов сверхвысокой пиковой мощности для задач авионики, медицины и нанофотоники


Цели и задачи

Направления исследований: Квантовая электроника и оптоэлектроника, нелинейная оптика, плазмоника

Цель проекта:

Решение задач, находящихся на переднем крае современной лазерной физики и, в частности, волоконной оптики:

  • Получение ряда оригинальных научных результатов и технологических решений в области физики лазеров, волоконных датчиков и систем для медицины, атомной энергетики и аэрокосмического комплекса
  • Теоретические и масштабные экспериментальные исследования с участием специалистов Научного центра волоконной оптики (НЦВО) РАН, Центра оптоэлектронных исследований (Тампере, Финляндия), НИИ атомных реакторов (г. Димитровград) и других известных научных центров для разработки единой технологической платформы лазерных источников ультракоротких импульсов сверхвысокой пиковой мощности для задач авионики, медицины и нанофотоники

Практическое значение исследования
Научные результаты:
 

  1. Теоретически описан физический механизм, ответственный за самозахват частоты полупроводникового лазера при обратной связи через кольцевой волоконный резонатор. Экспериментально продемонстрировано сужение линии генерации стандартного DFB лазера в такой конфигурации до субкилогерцовых значений.
  2. На основе DFB - лазера, работающего в режиме самозахвата частоты через кольцевой волоконный резонатор разработана экспериментальная модель двухчастотного Бриллюэновского лазера с шириной, каждой из линий < 1 кГц. Показано, что для устойчивой работы системы в режиме самозахвата достаточно простой активной оптоэлектронной обратной связи. Обеспечивая устойчивый резонансв волоконной конфигурации, такое решение позволяет обойтись без сложных активных средств стабилизации, совмещая в едином модуле уникальность характеристик, присущих лазерам с двойным резонансом, с простотой конструкции полностью пассивной самонастраивающейся волоконной системы. Полученные результаты расширяют понимание механизма самозахвата частоты в полупроводниковых лазерах и открывают новые возможности для управления их свойствами. 
  3. Реализован и экспериментально апробирован фазочувствительный акустический датчик (OTDR), использующий простой DFB лазер, самостабилизированный на эффекте захвата частоты в качестве задающего оптического генератора. Сравнение со стандартным коммерческим прибором подтвердило работоспособность предложенной системы при протяженности чувствительного волоконного элемента более 10 км.
  4. Предложена схема стабилизации гармонической синхронизации мод в кольцевом волоконном лазере при помощи акустооптического сдвига частоты. Экспериментально продемонстрирована конфигурация солитонного лазера телекоммуникационного диапазона (~1550 нм) с частотой следования импульсов более 10 ГГц и уровнем подавления супермодового шума около 30 dB. Разработан и экспериментально реализован мощный усилитель на основе конического волокна, допированного иттербием.
  5. Проведены биомедицинские исследования воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) на культуры онкоклеток. Предложено объяснение эффекта оксидативного стресса и нарушения функционирования митохондрий онкоклеток при таком воздействии.
  6. Предложен метод усиления поверхностных плазмон-поляритонных волн дальнего ИК диапазона за счет дрейфового тока накачки при реализации условий фазового синхронизма.
  7. Предложены и исследованы модели кольцевого волоконного лазера с внутрирезонаторным интерферометром и синхронизацией мод при помощи диссипативного четырехволнового смешивания.
  8. Впервые экспериментально продемонстрирована конфигурация импульсного лазера на основе Tm-Ho волокна с перестройкой длины волны генерации в диапазоне 1700-1800 нм.
  9. Экспериментально продемонстрирована узкополосная генерация (< 300 Гц) Бриллюэновского лазера на основе Er-легированного волокна с массивом Брэгговских решеток.
  10. Предложена и исследована теоретическая модель компенсации потерь, усиления и генерации поверхностных плазмонов в одностенных углеродных нанотрубках.
  11. Теоретически предсказана и исследована генерация Бриллюэновского излучения в микрорезонаторах в случае несовпадения Бриллюэновского сдвига с межмодовым расстоянием микрорезонатора. Показано, что несмотря на возрастание порога генерации, возможно существенное повышение интенсивности Бриллюэновского сигнала по сравнению с резонансным случаем.
  12. Предложены новые методы снижения супермодового шума и точной подстройки частоты следования импульсов волоконного лазера с гармонической синхронизацией мод, использующие инжекцию излучения внешнего непрерывного лазера с перестраиваемой длиной волны.

Внедрение результатов исследования:

Основной прикладной целью исследований, представляющей интерес для коммерциализации, является создание оптических генераторов, обладающих компактностью, низкой себестоимостью и уникальными потребительскими характеристиками. Разрабатываемые в проекте источники следует рассматривать в контексте развития отечественной элементной базы микроволновой фотоники. Кроме того, новые источники востребованы для систем оптической связи, распределенного мониторинга, оптических гироскопов.

Образование и переподготовка кадров:

Организованы стажировки членов научного коллектива в ведущих научных центрах Европы.

Курсы и программы:

  • «Волоконные лазеры», специальный курс повышения квалификации сотрудников Лаборатория Квантовой электроники и оптоэлектроники УлГУ. Введен в образовательную практику 26.09.2014 г.

  • «Английский язык для физиков», 03.03.03. Радиофизика, 03.03.02 Физика, 03.04.02 Физика (магистратура). Инженерно-физический факультет высоких технологий УлГУ.
  • Оптика наноструктур 03.03.03. Радиофизика (бакалавриат), 03.04.02 Физика (магистратура) Инженерно-физический факультет высоких технологий УлГУ.
  • Основы нелинейной оптики, программа аспирантуры 03.06.01 Инженерно-физический факультет высоких технологий (ИФФВТ) УлГУ.
  • Курс для студентов Инженерно-физического факультета высоких технологий УлГУ «Нелинейная лазерная волоконная оптика».
  • За последние 5 лет в лаборатории защищены 7 кандидатских диссертаций и 1 докторская диссертации.

  • На базе лаборатории действует регулярный (еженедельный) междисциплинарный семинар.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Оборудование лаборатории частично включено в структуру центра коллективного пользования УлГУ – НИИАР. Кроме того, специалисты лаборатории являются создателями и основными специалистами созданных на базе УлГУ инженеринговых центров «ProfiLaser» и Центра молодежного инновационного творчества «Воплощение». В рамках работы этих центров активно используется оборудование лаборатории КЭиО НИТИ УлГУ.

Другие результаты:

Оборудование лаборатории активно используется в рамках исследовательской деятельности медико-биологического центра УлГУ.

Сотрудничество:

Лаборатория проводит совместные научные исследования с несколькими зарубежными научными организациями. За последние 5 лет было опубликовано ~50 совместных публикаций (соавтор, предмет общих публикаций):

  • Imperial College, London, UK (Prof. Roy Taylor, fiber lasers).
  • ASTON University, Birmingham, UK (Profs. Sergey Turitsyn, Edik Rafailov, Sergey Sergeyev, random lasers, bio-photonics, mode-locked fiber lasers).
  • University of Mons, Mons, Belgium (Prof. Patrice Mégret, telecom, fiber sensors).
  • Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium (Prof. Krassimir Panajotov, laser dynamics).
  • Tampere University, Tampere, Finland (Prof. Regina Gumenyuk, soliton lasers and high-power fiber lasers).
  • CICESE, Ensenada, Mexico (Prof. Vasily Spirin, narrow-band fiber lasers).
  • École Nationale d'Ingénieurs de Brest (Prof. F.F.L. Bentivegna, plasmonic devices).
  • Roorkee Institute of technology, India (Prof. V. Rastogi, fiber tapers and amplifiers).

Также Лаборатория активно сотрудничает с ведущими Российскими институтами:

  • Научный центр волоконной оптики, Институт общей физики РАН (Москва).
  • Институт радиотехники и электроники РАН (Москва).
  • Институт автоматики и электрометрии РАН (Новосибирск).
  • Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН (Москва).
  • НПК «Технологический центр» (Зеленоград).

Скрыть Показать полностью
Spirin, V. V., Escobedo, J. L. B., Korobko, D. A., Mégret, P., & Fotiadi, A. A.
(2020). Dual-frequency laser comprising a single fiber ring cavity for self-injection locking of DFB laser diode and Brillouin lasing. Optics Express, 28(25), 37322-37333.
Korobko, D. A., Zolotovskii, I. O., Svetukhin, V. V., Zhukov, A. V., Fomin, A. N., Borisova, C. V., & Fotiadi, A. A.
(2020). Detuning effects in Brillouin ring microresonator laser. Optics express, 28(4), 4962-4972.
Popov, S. M., Butov, O. V., Bazakutsa, A. P., Vyatkin, M. Y., Chamorovskii, Y. K., & Fotiadi, A. A.
(2020). Random lasing in a short Er-doped artificial Rayleigh fiber. Results in Physics, 16, 102868.
Spirin, V. V., Escobedo, J. L. B., Korobko, D. A., Mégret, P., & Fotiadi, A. A.
(2020). Stabilizing DFB laser injection-locked to an external fiber-optic ring resonator. Optics express, 28(1), 478-484.
Khokhlova, A., Zolotovskii, I., Sokolovski, S., Saenko, Y., Rafailov, E., Stoliarov, D., ... & Fotiadi, A.
(2019). The light-oxygen effect in biological cells enhanced by highly localized surface plasmon-polaritons. Scientific reports, 9(1), 1-8.
Ribenek, V. A., Stoliarov, D. A., Korobko, D. A., & Fotiadi, A. A
(2021). Pulse repetition rate tuning of a harmonically mode-locked ring fiber laser using resonant optical injection. Optics Letters, 46(22), 5687-5690.
Korobko, D. A., Stoliarov, D. A., Itrin, P. A., Odnoblyudov, M. A., Petrov, A. B., & Gumenyuk, R. V.
(2021). Harmonic mode-locking fiber ring laser with a pulse repetition rate up to 12 GHz. Optics & Laser Technology, 133, 106526.
Khokhlova, A., Zolotovskii, I., Stoliarov, D., Vorsina, S., Liamina, D., Pogodina, E., ... & Rafailov, E. U.
(2018). The photobiomodulation of vital parameters of the cancer cell culture by low dose of Near-IR laser irradiation. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 25(1), 1-10.
Moiseev, S. G., Dadoenkova, Y. S., Kadochkin, A. S., Fotiadi, A. A., Svetukhin, V. V., & Zolotovskii, I. O.
(2018). Generation of slow surface plasmon polaritons in a complex waveguide structure with electric current pump. Annalen der Physik, 530(11), 1800197.
Kadochkin, A. S., Shalin, A. S., & Ginzburg, P.
(2017). Granular Permittivity Representation in Extremely Near-Field Light–Matter Interaction Processes. ACS Photonics, 4(9), 2137-2143.
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