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 (НИТИ) Ульяновского государственного университета

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

По данным на 15.02.2021

37
Количество специалистов
181
научных публикаций
27
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

Приоритет СНТР: a, б

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:

  • 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. [Korobko, D.A. et al., Optics Communications 405, 253 (2017); Spirin, V.V. et al. Opt. Express 28, 478 (2020)]

  • 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. [Bueno Escobedo, J. L. et al., Results in Physics 7, 641-643 (2017)].

  • Предложена схема стабилизации гармонической синхронизации мод в кольцевом волоконном лазере при помощи акустооптического сдвига частоты [Gumenyuk, R. V. et al., Optics Letters 45, 184-187(2020)]. Экспериментально продемонстрирована конфигурация солитонного лазера телекоммуникационного диапазона (~1550 нм) с частотой следования импульсов более 10 ГГц и уровнем подавления супермодового шума около 30 dB [Korobko, D. A. et al, Optics & Laser Technology, 133, 106526 (2021)]. Разработан и экспериментально реализован мощный усилитель на основе конического волокна, допированного иттербием [Gumenyuk, R. et al., Optics Express 26, 6581-6592(2018)].

  • Проведены биомедицинские исследования воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) на культуры онкоклеток. Предложено объяснение эффекта оксидативного стресса и нарушения функционирования митохондрий онкоклеток при таком воздействии [Khokhlova, A. et al., IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 25, 1-10 (2019)].

  • Предложен метод усиления поверхностных плазмон-поляритонных волн дальнего ИК диапазона за счет дрейфового тока накачки при реализации условий фазового синхронизма [Kadochkin A.S. et al., Optics Express 25, 27165-27171 (2017)].

  • Предложены и исследованы модели кольцевого волоконного лазера с внутрирезонаторным интерферометром и синхронизацией мод при помощи диссипативного четырехволнового смешивания [Korobko, D. A. et al., Optics Express 25, 21180-21190(2017)].

  • Впервые экспериментально продемонстрирована конфигурация импульсного лазера на основе Tm-Ho волокна с перестройкой длины волны генерации в диапазоне 1700- 1800 нм [Noronen, T. et al., Optics Express, 24(13), 14703-14708(2016)].

  • Экспериментально продемонстрирована узкополосная генерация (< 300 Гц) Бриллюэновского лазера на основе Er-легированного волокна с массивом Брэгговских решеток [Popov, S. M. et al., Results in Physics, 9, 806-808 (2018)].

  • Предложена и исследована теоретическая модель компенсации потерь, усиления и генерации поверхностных плазмонов в одностенных углеродных нанотрубках. [Kadochkin, A. S.et al., Optics Express, 25(22), 27165-27171(2017)].

  • 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 [Korobko D. A. et al, (2020). Optics Express, 28(4), 4962-4972.].

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:

    -     Столяров Дмитрий Александрович, 20.02.2014 - 01.10.2014, 09.02.2015-25.02.2015, 17.10.2017-15.11.2017, ORC, Tampere University of Technology (Finland), 01.11.2020-01.06.2021, Aston University (UK).

    -     Дадоенкова Наталья Николаевна, 26.09.2015-28.10.2015, Laboratoire des Sciences et Techniques de l'information de la Communication et de la Connaissance (Lab-STICC), Brest (France); 15.07.2016-19.08.2016, Poznan University of Technology (Poland), 07.10.2018-07.11.2019, Adam Mickiewicz University, Poznan (Poland)

    -     Дадоенкова Юлия Сергеевна, 22.05.2015 22.06.2015, Laboratoire des Sciences et Techniques de l'information de la Communication et de la Connaissance (Lab-STICC), Brest (France); 23.08.2016-30.09.2016, 22.05.2017-17.06.2017, 30.09.2017-30.10.2017, 20.05.2018-20.06.2018, 16.08.2019-30.09.2019, 01.12.2018-19.01.2019, École Nationale d'Ingénieurs de Brest, Brest (France); 08.02.2017 - 08.03.2017, 15.07.2017-15.08.2017 Adam Mickiewicz University, Poznan (Poland)

    -     Моисеев Сергей Геннадьевич, 25.05.2018 -25.06.2018, International Center of Future Science, Jilin University, Jilin (China)

    -     Глухов Игорь Александрович, 2019-2021, Ecole Nationale d’Ingenieurs de Brest, Brest France).

    -     Остаточников Владимир Александрович, Явтушенко Игорь Олегович, Злодеев Иван Владимирович, Лапин Виктор Анатольевич, 10.09.2015-10.10.2015, Научный центр волоконной оптики, Москва

    -     Кадочкин Алексей Сергеевич, 09.10.2017-13.10.2017, Международная научная лаборатория Нанооптомеханики кафедры нанофотоники и метаматериалов, Университет ИТМО, Санкт-Петербург

  • За последние 5 лет в лаборатории защищены 7 кандидатских диссертаций и 1 докторская диссертации.

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

  • Курсы и программы:

    -     «Волоконные лазеры» Курков Андрей Семенович, Специальный курс повышения квалификации сотрудников Лаборатория Квантовой электроники и оптоэлектроники УлГУ. Введен в образовательную практику 26.09.2014г.

    -     «Английский язык для физиков», Борисова Кристина Васильевна 03.03.03. Радиофизика, 03.03.02 Физика, 03.04.02 Физика (магистратура). Инженерно-физический факультет высоких технологий УлГУ

    -     Оптика наноструктур Моисеев Сергей Геннадьевич Золотовский Игорь Олегович 03.03.03. Радиофизика (бакалавриат), 03.04.02 Физика (магистратура) Инженерно-физический факультет высоких технологий УлГУ

    -     Основы нелинейной оптики Фотиади Андрей Александрович, Золотовский Игорь Олегович 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» Морозова Е. В.

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.
Kbashi, H. J., Sergeyev, S. V., Al-Araimi, M., Rozhin, A., Korobko, D., & Fotiadi, A.
(2019). High-frequency vector harmonic mode locking driven by acoustic resonances. Optics letters, 44(21), 5112-5115.
Dolgova, D., Abakumova, T., Gening, T., Poludnyakova, L., Zolotovskii, I., Stoliarov, D., ... & Sokolovski, S.
(2019). Anti-inflammatory and cell proliferative effect of the 1270 nm laser irradiation on the BALB/c nude mouse model involves activation of the cell antioxidant system. Biomedical optics express, 10(8), 4261-4275.
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
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