Исследование и разработка устройств управления параметрами лазерного излучения на основе полых микроструктурированных световодов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-19-00596

НазваниеИсследование и разработка устройств управления параметрами лазерного излучения на основе полых микроструктурированных световодов

Руководитель Карасик Валерий Ефимович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" , г Москва

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-602 - Моделирование технических систем

Ключевые слова Микроструктурированный волоконный световод, волоконный световод с полой сердцевиной, управление дисперсией, волоконный разветвитель, волоконный спектральный делитель.

Код ГРНТИ29.33.39

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект посвящен исследованию оптических свойств микроструктурированных световодов с полой сердцевиной нового типа и созданию класса оптических устройств фотоники на их основе, в том числе для управления параметрами лазерного излучения как в ближнем, так и среднем инфракрасном диапазонах. На сегодняшний день полые микроструктурированные световоды представляют огромный интерес для дальнейшего развития науки и техники, о чем свидетельствует вышедший обзор в 2017 году Wei C. et al. “Negative curvature fibers,”Adv. in Opt. and Phot., 3, (2017). Микроструктурированные световоды, изготовленные из кварцевого стекла, обладают рядом уникальных особенностей, в частности, возможностью работы в одномодовом режиме в диапазоне длин волн от видимого до среднего ИК-диапазона при диаметре сердцевины больше 30 мкм. Также было продемонстрировано, что такие световоды способны передавать излучение на длине волны 2,94 мкм, 3,39 мкм и 4 мкм, что значительно превышает спектральный диапазон пропускания кварцевого стекла. Существующие устройства волоконной оптики такие, как волоконные делители, объединители доступны для длины волн 1,55 мкм, которая является одной из наиболее используемой в телекоммуникационных системах, однако для длин волн более 2 мкм такие устройства являются уникальными и дорогостоящими, а волоконно-оптических делителей с управляемым коэффициентом деления и устройств управления поляризацией для работы в среднем ИК-диапазоне – не существует. В предлагаемом проекте планируется разработать новое поколение волоконно-оптических устройств для управления пространственными характеристиками передаваемых световых потоков, в частности, сумматоры, делители, спектрально-селективные фильтры и устройства для управления дисперсией и поляризацией лазерного излучения на основе полых световодов для работы как в ближнем, так и среднем ИК-диапазонах, за счет локального заполнения оболочки световодов средами с различными физико-химическими и спектральными свойствами, что позволит эффективно осуществлять перестройку оптических характеристик таких волокон и использовать их в качестве сенсорных устройств, биофотоники и решения широкого круга метрологических задач, требующих максимальной точности и быстродействия. Создание в структуре световода слоев из фотоориентируемых полимеров на основе азобензола и других фотохромов, позволит сохранить все преимущества, представляемые полой сердцевиной и получить возможность динамической перестройки волноводных свойств световода. При этом комбинация полимеров с различными оптическими характеристиками позволяет одновременно и независимо управлять волноводными свойствами одного и того же световода в различных спектральных диапазонах. Технология фотоориентации полимерных материалов интенсивно развивается в мировой науке и технике в последние несколько лет, предоставляя новые возможности для создания различных устройств оптики и фотоники. Например, в работе авторов Belardi et al. “ Composite material hollow antiresonant fibers ”Opt. Lett. 42, (2017) уже сделаны первые попытки создания композитных слоев оболочки полого световода с отрицательной кривизной границы раздела сердцевина – оболочка и получены первые экспериментальные результаты. В предлагаемом проекте данная технология будет впервые применена для управления оптическими свойствами микроструктурированного световода с полой сердцевиной.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Матросова А.С., Евстропьев С.К., Миронов Л.Ю., Никоноров Н.В., Комаров А.В., Демидов В.В. Study of Fiber Optic Elements Based on a Photoactive Polymer Composition for Sensor Applications Optics and Spectroscopy, Т. 127. – №. 4. – С. 746-749. (год публикации - 2019)
10.1134/S0030400X19100175

2. Леонов С.О., Елистратова Е.А., Демидов В.В., Ананьев В.А., Алагашев Г.К., Прямиков А.Д., Карасик В.Е. Изгибные потери в полых антирезонансных световодах с большой эффективной площадью модового поля ФОТОН-ЭКСПРЕСС, № 6 (158). С. 166-167. (год публикации - 2019)
10.24411/2308-6920-2019-16083

3. Демидов В.В., Ананьев В.А., Хохлов А.В., Комаров А.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Леонов С.О., Карасик В.Е. Анализ условий достижения одномодового режима в полых антирезонансных световодах с большой эффективной модовой площадью Фотон-экспресс, № 6 (158). С. 417-418. (год публикации - 2019)
10.24411/2308-6920-2019-16219

4. Елистратова Е.А., Леонов С.О., Демидов В.В., Ананьев В.А., Алагашев Г.К., Прямиков А.Д. Bend Loss Properties of the Octagonal-core and Nodeless Large-mode-area Anti-resonant Hollow-core Fibers 2019 Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS-Rome) (год публикации - 2019)

5. Масленников С.Ю., Евстропьев С.К., Гридчин В.О., Сошников И.П. Photoactive ZnO-Al2O3 transparent coatings and nanocomposites prepared by a simple polymer-salt synthesis Semiconductors, Semiconductors, 2019, V.53, №16, P. 38-40 (год публикации - 2019)

6. Евстропьев С.К., Асеев В.А., Демидов В.В., Кузьменко Н.К., Матросова А.С. , Хохлов А.В., Комаров А.В., Дукельский К.В., Никоноров Н.В., Орешкина К.В. Кварцевые волоконные световоды, активированные нанокристаллами YAG : Nd3+ Квантовая Электроника, Т. 49, №12, С. 1145–1148 (год публикации - 2019)
10.1070/QEL17163

7. Матросова А.С., Евстропьев С.К., Миронов Л.Ю., Комаров А.В., Демидов В.В., Никоноров Н.В. Люминесцентные волоконно-оптические сенсоры для термометрии и детектирования УФ излучения Сборник трудов XI Международной конф. «Фундаментальные проблемы оптики-2019», Санкт-Петербург, 21-25 октября 2019, Сборник трудов XI Международной конф. «Фундаментальные проблемы оптики-2019», Санкт-Петербург, 21-25 октября 2019, Университет ИТМО, под ред. проф. С.А. Козлова, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 2019с. 265-267 (год публикации - 2019)

8. Волкова Н.А., Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Евстропьев К.С. Особенности взаимодействия в водных растворах молекул поливинилпирролидона с ионами цинка и серебра по данным ИК спектроскопии Оптика и спектроскопия (год публикации - 2019)
10.21883/OS.2019.10.48377.128-19

9. Багров И.В. , Киселев В.М., Евстропьев С.К., Саратовский А.С., Демидов В.В., Матросова А.С. Генерация синглетного кислорода в микрокапиллярных оптических элементах с фотоактивными покрытиями Оптика и спектроскопия, Оптика и спектроскопия, 2020, т.128, вып.2, с.218-223. (год публикации - 2020)

10. Матросова А.С., Евстропьев С.К., Миронов Л.Ю., Комаров А.В., Демидов В.В., Никоноров Н.В. Волоконно-оптические элементы на основе фотоактивной полимерной композиции для термометрии и детектирования уф излучения Фотон-экспресс, № 6 (158). С. 60-61. (год публикации - 2019)
10.24411/2308-6920-2019-16025

11. Кулагина А.С., Евстропьев С.К., Саратовский А.С. Chemical synthesis and optical properties of composite materials containing PbI2 nanoparticles Journal of Physics: Conference Series, V. 1410, 012044 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1410/1/012044

12. И.В. Багров, В.М. Киселев, С.К. Евстропьев, А.С. Саратовский, В.В. Демидов, А.C. Матросова Генерация синглетного кислорода в микрокапиллярных оптических элементах с фотоактивными покрытиями Оптика и спектроскопия, 2020, т.128, вып.2, с.218-223. (год публикации - 2020)
10.21883/OS.2020.02.48963.281-19

13. Евстропьев С.К., Кулагина А.С., Саратовский А.С., Сошников И.П., Убийвовк Е.В. Synthesis and characterization of PVP-PbI2 nanocomposites Advanced Composites and Hybrid Materials, V.3, P. 49—57. (год публикации - 2020)
10.1007/s42114-019-00132-5

14. Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Саратовский А.С., Данилович Д.П. Влияние УФ облучения на формирование молекулярных кластеров серебра и их стабилизация в растворах, композиционных и оксидных покрытиях Оптика и спектроскопия, т. 128, вып. 6, с. 701-706 (год публикации - 2020)

15. Евстропьев С.К., Никоноров Н.В. Role of the interaction between forming nanocrystals and glass surface on the structure and properties of ZnO-based films Materials Today Chemistry, V.17, 100291 (год публикации - 2020)
10.1016/j.mtchem.2020.100291

16. Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Саратовский А.С. Double stabilization of silver molecular clusters in thin films Research on Chemical Intermediates, v.46, №9, p.4033-4046 (год публикации - 2020)
10.1007/s11164-020-04189-6

17. Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Саратовский А.С. Фотодеструкция поливинилпирролидона в водных растворах нитратов металлов Оптика и спектроскопия, Т.128, вып.11, с. 1740-1746 (год публикации - 2020)
10.21883/OS.2020.11.50179.174-20

18. Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Саратовский А.С. Photo-stimulated evolution of different structural forms of silver in solutions, composite and oxide coatings Journal of Photochemistry and Photobiology A: Photochemistry, v.403. 112858 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jphotochem.2020.112858

19. Леонов С.О., Елистратова Е.А., Демидов В.В., Прямиков А.Д. Birefringence properties of anti-resonant octagonal-core and nodeless hollow-core fibers Applied Optics, Vol. 59, Issue 16 (год публикации - 2020)
10.1364/AO.392175

20. Саратовский А.С., Евстропьев С.К. Фоторазложение поливинилпирролидона в водных растворах нитратов металлов XIX Всероссийская молодежная научная конференция "Функциональные материалы: синтез, свойства, получение". Сборник тезисов. Санкт-Петербург, 1-3 декабря 2020 г., с. 230-231. (год публикации - 2020)

21. Матросова А.С., Евстропьев С.К., Асеев В.А., Демидов В.В., Кузьменко Н.К., Ананьев В.А., Никоноров Н.В. Активные волоконные световоды на основе кварцевого стекла и нанокристаллов YAG:Nd3+ IX МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ФОТОНИКЕ И ИНФОРМАЦИОННОЙ ОПТИКЕ Сборник научных трудов., стр. 127-128 (год публикации - 2020)

22. Матросова А.С., Евстропьев С.К., Демидов В.В., Никоноров Н.В., Асеев В.А., Кузьменко Н.К., Дукельский К., Орешкина К. Silica microstructure-based optical fiber activated by YAG: Nd3+ nanocrystals Proc. of SPIE Vol. 11355, Vol. 11355 1135508 (год публикации - 2020)
10.1117/12.2555921

23. Бастамова М.А., Леонов С.О., Богданович Д.В., Царькова А.И., Демидов В.В., Карасик В.Е. Антирезонансные волокна с полой сердцевиной и слоями полимера pazo для динамического управления волноводными характеристиками Сборник научных трудов XXXI Международной конференции «Лазеры в науке, технике, медицине» (год публикации - 2020)

24. Елистратова Е.А., Леонов С.О., Демидов В.В., Карасик В.Е. Principal Axes' Orientation Measurements of Antiresonant Hollow-core Fibers in Multiple Transmission Windows Proceedings (год публикации - 2021)

25. Елистратова Е.А., Леонов С.О., Демидов В.В., Карасик В.Е. Principal axes twist of antiresonant hollow-core fiber OFC 2021 - Proceedings, 9489534 (год публикации - 2021)

26. Елистратова Е.А., Леонов С.О., Демидов В.В., Карасик В.Е. Особенности расположения главных осей анизотропии в световодах с полой сердцевиной ФОТОН-ЭКСПРЕСС, 6, 174, 71-72 (год публикации - 2021)
10.24412/2308-6920-2021-6-71-72

27. Матросова А.С., Кузьменко Н.К., Никоноров Н.В., Асеев В.А., Ананьев В.А., Демидов В.В., Дукельский К.В., Евстропьев С.К. Formation of Gd2O3:Nd3+ nanocrystals in silica microcapillary preforms and hollow-core anti-resonant optical fibers Optical Fiber Technology, 65, 102547 (год публикации - 2021)
10.1016/j.yofte.2021.102547

28. Кулагина А.С., Сандуленко А.В., Волынкин В.М., Евстропьев С.К. Synthesis and nonlinear optical properties of vanadium-doped plasticized epoxy polymer composites Advanced Composites and Hybrid Materials, 4, 324–331 (год публикации - 2021)
10.1007/s42114-021-00227-y

29. Муссаой А., Булыга Д.В., Евстропьев С.К., Игнатьев А.И., Никоноров Н.В., Подрюхин Я.Ф., Садовничий Р.В. Modified Pechini method by PVP addition for Nd:Gd2O3 nanophosphors fabrication Ceramics International, 47(24), 34307-34313 (год публикации - 2021)
10.1016/j.ceramint.2021.08.341

30. Демидов В.В., Матросова А.С., Евстропьев С.К., Кузьменко Н.К., Асеев В.А., Никоноров Н.В., Дукельский К.В. Hollow Antiresonant Optical Fiber Modified with Thin Films Containing Highly-Luminescent Gd2O3:Nd3+Nanophosphors Proceedings, 9541892 (год публикации - 2021)
10.1109/CLEO/Europe-EQEC52157.2021.9541892

31. Матросова А., Кузьменко Н., Евстропьев С., Асеев В., Пчелкин Г., Демидов В., Никоноров Н. Hollow-core antiresonant optical fibers modified with Gd2O3:Nd3+ nanophosphors Proceedings, 11773, 117730C (год публикации - 2021)
10.1117/12.2589205

32. Елистратова Е.А., Леонов С.О., Демидов В.В., Карасик В.Е. Пространственное расположение главных осей анизотропии в полых антирезонансных волокнах Труды школы молодых ученых "Нелинейная фотоника", стр. 6 - 7 (год публикации - 2021)
10.25205/978-5-4437-1211-6-6-7

33. А. Царькова, Д. Богданович UV-induced anisotropy of azopolymer Pazo thin films characterized by spectroscopic ellipsometry Liquid Crystals (год публикации - 2022)

34. Е.А. Елистратова, В.В. Демидов, М.П. Фролов, П.Ю. Федоров, С.О. Леонов Spectral dependence of principal axes in anti-resonant hollow-core fibers with different number capillaries Optics Letters (год публикации - 2022)

35. Матросова А.С. Булыга Д.В., Садовничий Р.В., Пчелкин Г.А., Шурупов Д.Н., Демидов В.В., Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Дукельский К.В., Подрухин Ю.Ф., Слобожанинов А.А. Люминесцентный волоконно-оптический датчик температуры на основе нанокристаллов Сe:YAG и многомодового волоконного световода Спецвыпуск "фотон-экспресс-наука", №6, 282 - 283 (год публикации - 2021)
10.24412/2308-6920-2021-6-282-283

36. Матросова А.С., Кузьменко Н.К., Асеев В.А., Евстропьев С.К., Хохлов А.В., Демидов В.В., Никоноров Н.В. Высоколюминесцентный в ближней ИК области полый антирезонансный световод для лазерной и сенсорной техники Спецвыпуск "Фотон-экспресс-наука", №6, 75-76 (год публикации - 2021)
10.24412/2308-6920-2021-6-74-75

37. Матросова А.С., Ананьев В.А., Пчелкин Г.А., Шурупов Д.Н., Евстропьев С.К., Волынкин В.М., Демидов В.В.,Никоноров Н.В. Organic phosphor based fiber-optic sensor for detection of UV radiation Journal of Physics: Conference Series, 2086, 012155 (год публикации - 2021)
10.1088/1742-6596/2086/1/012155

38. Матросова А.С., Кузьменко Н.К., Евстропьев С.К., Асеев В.А., Данилович Д.П., Никоноров Н.В., Игнатьев А.И., Демидов В.В., Дукельский К.В. Синтез наноразмерных люминофоров Gd2O3:Nd3+ полимерно-солевым методом и исследование их основных характеристик Оптика и спектроскопия, т. 129, н.5, 650-657 (год публикации - 2021)
10.21883/OS.2021.05.50893.1853-21

39. Евстропьев С.К., Демидов В.В., Булыга Д.В., Садовничий Р.В., Пчелкин Г.А., Шурупов Д.Н., Подрухин Ю.Ф., Матросова А.С., Никоноров Н.В., Дукельский К.В. Люминесцентные волоконно-оптические датчики на основе нанолюминофоров YAG:R3+ (R = Ce, Dy, Yb) для измерения температуры в диапазоне 20-500 °C Квантовая электроника, 52, 1 (год публикации - 2022)

Публикации