Лаборатория квантовой электроники и оптоэлектроники Научно-исследовательского технологического института имени С. П. Капицы (НИТИ) Ульяновского государственного университета

• 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).