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

Приглашенный ученый Уэда Кенити Япония
Номер договора
14.B25.31.0024
Период реализации проекта
2013-2017
Заведующий лабораторией

По данным на 15.02.2021

20
Количество специалистов
111
научных публикаций
22
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

Приоритет СНТР: а, ж

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 рекомендации для производителей 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 имени Г. Г. Девятых РАН).
  • Ведутся работы по оптимизации параметров роста новых магнитооптических монокристаллов для ИФ на высокую среднюю мощность (совместно с Институтом кристаллографии имени А. В. Шубникова РАН).
  • Создана научно-технологическая база, которая дает возможность реализовать полный комплекс работ по исследованию и 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 рекомендации для производителей 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.

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. 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.

Образование и подготовка кадров:

  • Подготовлено 10 новых образовательных курсов, созданных и внедренных в образовательный процесс членами научного коллектива по направлению научного исследования.

  • Защиты: 3 докторские диссертации, 13 кандидатских диссертаций.

  • Проведена профессиональная переподготовка кадров: 15 человек (студенты радиофизического факультета ННГУ имени Н. И. Лобачесвкого).  

Сотрудничество:

  • Европейская гравитационная обсерватория («EGO»), 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» между Европейской гравитационной обсерваторией («EGO») и ИПФ РАН: разработка изоляторов Фарадея (ИФ), включая оптимизацию магнитных систем, которые могут использоваться в детекторах гравитационных волн.

  • Шанхайский институт точной механики Китайской академии наук (SIOM), Китай (Соглашение с Шанхайским институтом точной механики Китайской академии наук (SIOM) 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.) Были определены оптимальный химический состав, керамики. Определены перспективы её использования в мощных изоляторах Фарадея.

  • Университет прикладных наук и искусств Северо-Западной Швейцарии, г. Виндиш, Швейцария (Сотрудничество по исследовательским обменам между Федеральным исследовательским центром Институт прикладной физики Российской академии наук, Нижний Новгород, РФ и Университетом прикладных наук и искусств Северо-Западной Швейцарии, г. Виндиш, 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.

  • Лазерный интерферометр, гравитационно-волновая обсерватория, СШA (Меморандум о взаимопонимании (MOU), соглашение LIGO-M1800165, описывающее деятельность, которую должен выполнить Институт прикладной физики Российской академии наук (Нижний Новгород) в сотрудничестве с лабораторией LIGO): исследования новых магнитооптических сред в диапазоне 1-2 мкм которые могут использоваться в детекторах гравитационных волн.

  • Корейский научно-исследовательский электротехнический институт (KERI), Соглашение о проведении и передаче научно-исследовательских работ: исследование возможности создания двухкаскадной усилительной системы для фемтосекундного лазера.

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., starobor a., mironov e., and palashov o.
Faraday rotator based on TSAG crystal with <001> orientation. Optics Express 24: 15486 (2016).
kuznetsov i., mukhin i., palashov o., and ueda k.
Thin-tapered-rod Yb:YAG laser amplifier. Opt. Lett. 41: 5361–5364 (2016).
perevezentsev e.a., kuznetsov i.i., mukhin i.b., palashov o.v.
Matrix multi-pass scheme disk amplifier. Applied Optics 56: 8471-8476 (2017).
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).
starobor a.v., kuznetsov i.i., mukhin i.b., palashov o.v.
Laser and thermooptical characteristics of a laser head based on a thin Yb : YAG slab. Quantum Electronics 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).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Функциональные квантовые материалы

Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Физика

Москва

Клингелер Рюдигер

Германия

2021-2023

Лаборатория спиновой физики двумерных материалов

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Физика

Москва

Яковлев Дмитрий Робертович

Россия

2021-2023

Лаборатория магноники и радиофотоники им. Б.А. Калиникоса

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И.Ульянова (Ленина)

Физика

Санкт-Петербург

Костылев Михаил Павлович

Австралия, Россия

2021-2023