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 20-11-20040
НазваниеМатематическое моделирование и численные методы решения современных проблем нелинейной оптики и фотоники
Руководитель Федорук Михаил Петрович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" , Новосибирская обл
Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-217 - Математическое моделирование физических сред
Ключевые слова нелинейные системы, математическое моделирование, численные методы, оптоволоконная связь, многоядерные световоды, многомодовые световоды, волоконные лазеры, световые пули
Код ГРНТИ28.17.19
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Данный проект посвящён разработке и развитию аналитических и численных методов для решения задач в области волоконной оптики и фотоники. Решаемые в рамках проекта задачи связаны с исследованием волоконно-оптических систем связи, а также волоконных лазерных систем; ключевым направлением проекта является не только разработка численных методов для повышения эффективности математического моделирования оптических систем, но также исследование непосредственно самих систем, оптимизация их параметров и разработка наилучших конфигураций, направленных в области телекоммуникаций на преодоление нелинейных воздействий в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС), а в области волоконных лазеров - на генерацию высокоэнергетичного лазерного излучения. Поскольку современные проблемы волоконной оптики ввиду их нетривиальности не могут быть решены исключительно в одной предметной плоскости, исследовательская составляющая предлагаемого проекта находится на стыке математического моделирования, физических приложений нелинейной оптики, а также информационных технологий.
Актуальность задач, решаемых в рамках проекта, определяется актуальностью совершенствования современных ВОЛС и связана с тем, что к настоящему моменту стандартные одномодовые оптические волокна подошли к пределу пропускной способности в единицу времени; несмотря на огромный исследовательский интерес и появление новых методов компенсации нелинейных воздействий, а также методов обработки сигнала, данный предел практически не повышается в последние годы. По этой причине дальнейший рост пропускной способности ВОЛС может быть обеспечен не только и не столько работой в одномодовом режиме, сколько с применением новых типов передающей среды, реализующих концепцию пространственного разделения каналов, позволяющую потенциально многократно увеличить производительность линий связи при сочетании с классическими схемами частотного разделения каналов (WDM - Wavelength Division Multiplexing). В частности, потенциал применения пространственного разделения определяет актуальность одного из направлений предлагаемого проекта - исследование многомодовых и многоядерных волокон для телекоммуникационных приложений. Исследование перспектив применения данных типов волокон является одним из ключевых направлений данного проекта. Применение же новых материалов, в свою очередь, порождает ряд вопросов, на многие из которых даже для одномодовых линий связи ответа к настоящему моменту получено не было; к таковым относятся, например, вопросы о компенсации нелинейных искажений сигнала, связанных с воздействием керровской нелинейности, или вопросы о взаимодействии мод и ядер при передаче по ним различных сигналов в телекоммуникационном частотном диапазоне.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Паасонен В.И., Федорук М.П.
О повышении точности численных решений уравнения Гинзбурга - Ландау
Вычислительные технологии, Т. 25, № 4, С. 45-57 (год публикации - 2020)
10.25743/ICT.2020.25.4.005
2.
Скидин А.С., Сидельников О.С., Федорук М.П.
Statistical properties of nonlinear distortion of a polarization-multiplexed OFDM signal in long-haul fiber links
Optics Letters, Vol. 45, No 19, P. 5550-5553 (год публикации - 2020)
10.1364/OL.402401
3.
Штырина О.В., Яруткина И.А., Скидин А.С., Федорук М.П.
Theoretical Analysis of Signal Amplification in Fiber Lasers with Cavity Dumping
OSA Technical Digest, OSA Advanced Photonics Congress 2020, paper NpTu4D.3 (год публикации - 2020)
10.1364/NP.2020.NpTu4D.3
4.
Штырина О.В., Яруткина И.А., Скидин А.С., Федорук М.П.
Теоретический анализ периодического усиления сигнала в волоконных лазерах
Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2020, 9й Международный семинар по волоконным лазерам, с. 177-178 (год публикации - 2020)
10.31868/RFL2020.177-178
5.
Чеховской И.С., Штырина О.В., Федорук М.П.
Нелинейное сложение оптических импульсов с помощью скрученных многосердцевинных световодов
Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2020, 9й Международный семинар по волоконным лазерам, с. 197-198 (год публикации - 2020)
10.31868/RFL2020.197-198
6.
Сидельников О.С., Подивилов Е.В., Бабин C.А., Федорук М.П.
Численное моделирование процесса самоочистки в многомодовом волокне с градиентным профилем показателя преломления при распространении волны накачки и стоксовой компоненты
Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2020, 9й Международный семинар по волоконным лазерам, с. 110-111 (год публикации - 2020)
10.31868/RFL2020.110-111
7.
Сидельников О.С., Подивилов Е.В., Бабин C.А., Вабниц С., Федорук М.П.
Численное моделирование процесса самоочистки пучка в многомодовом волокне с градиентным профилем показателя преломления при распространении волны накачки и стоксовой компоненты
Квантовая электроника, Т. 50, № 12, С. 1101-1104. (год публикации - 2020)
10.1070/QEL17456
Публикации
1.
Прямиков А.Д., Хадзиевский Л., Федорук М.П., Турицын С.К., Асевес А.
Optical vortices in waveguides with discrete and continuous rotational symmetry
Journal of the European Optical Society - Rapid Publications, Vol. 17, No 23 (год публикации - 2021)
10.1186/s41476-021-00168-5
2.
Штырина О.В., Подивилов Е.В., Скидин А.С., Яруткина И.А., Лобасенко Р.Б., Федорук М.П.
Study of a dissipative soliton in the distributed mathematical model of ultra-long mode-locked fiber lasers
Journal of the Optical Society of America B, Vol. 38, No 9, Pages 2488-2493 (год публикации - 2021)
10.1364/JOSAB.430329
3.
Паасонен В.И., Федорук М.П.
Об эффективности высокоточных разностных схем для уравнения Шредингера
Вычислительные технологии, Т. 26., № 6., с. 68–81 (год публикации - 2021)
10.25743/ICT.2021.26.6.006
4.
Жуков В.П., Федорук М.П.
Высокоэффективный метод вычисления интеграла Стрэттона-Чу в задачах взаимодействия лазерного излучения с веществом
Вычислительные технологии, Т. 26. № 3. С. 42-60 (год публикации - 2021)
10.25743/ICT.2021.26.3.004
5.
Медведев С.Б., Васева И.А., Чеховской И.С., Федорук М.П.
A Novel Sixth-Order Algorithm for the Direct Zakharov-Shabat Problem
The European Conference on Lasers and Electro-Optics 2021, paper ci_2_5 (год публикации - 2021)
10.1109/CLEO/Europe-EQEC52157.2021.9542601
6. Сидельников О.С., Редюк А.А., Вабниц С., Федорук М.П. Численное моделирование многомодовых волоконно-оптических линий связи со случайной линейной связью между модами Фотон-Экспресс, №6 (174), стр. 398-399 (год публикации - 2021)
7. Медведев С.Б., Васева И.А., Чеховской И.С., Федорук М.П. Новые схемы шестого порядка для прямой задачи Захарова-Шабата Фотон-Экспресс, №6 (174), стр. 398-399 (год публикации - 2021)
8. Сучков С.В., Чеховской И.С., Штырина О.В., Вабниц С., Федорук М.П. Нелинейные многосердцевинные волноводы, обладающие PT-симметрией Фотон-Экспресс, №6 (174), стр. 398-399 (год публикации - 2021)
9. Штырина О.В. Подивилов Е.В., Скидин А.С., Яруткина И.А., Лобасенко Р.Б., Федорук М.П. Анализ семейства диссипативных солитонов уравнения Гинзбурга-Ландау с учетом насыщения усиления и мощности Фотон-Экспресс, №6 (174), стр. 398-399 (год публикации - 2021)
10.
Бабин С.А., Кузнецов А.Г., Сидельников О.С., Вольф А.А., Немов И.Н., Каблуков С.И., Подивилов Е.В., Федорук М.П., Вабниц С.
Spatio-spectral beam control in multimode diode-pumped Raman fibre lasers via intracavity filtering and Kerr cleaning
Scientific Reports, Vol. 11, No 21994 (год публикации - 2021)
10.1038/s41598-021-01491-0
Публикации
1.
Сучков С.В., Чеховской И.С., Штырина О.В., Вабниц С., Федорук М.П.
Nonlinear twisted multicore fibers with PT-symmetry
Optics Communications, No 129147 (год публикации - 2023)
10.1016/j.optcom.2022.129147
2.
Медведев С., Чеховской И., Васева И., Федорук М.
Fast sixth-order algorithm based on the generalized Cayley transform for the Zakharov-Shabat system associated with nonlinear Schrodinger equation
Journal of Computational Physics, Vol. 448, No 110764 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jcp.2021.110764
3.
Чеховской И.С., Сучков С.В., Штырина О.В., Вабниц С., Федорук М.П.
Nonlinear dynamics in twisted multicore fibers with PT-symmetry
2022 International Conference Laser Optics (ICLO), paper ThR8-p03 (год публикации - 2022)
10.1109/ICLO54117.2022.9839799
4.
Сидельников О.С., Подивилов Е.В., Федорук М.П., Кузнецов А.Г., Вабниц С., Бабин С.А.
Mechanism of brightness enhancement in multimode LD-pumped graded-index fiber Raman lasers: numerical modeling
Optics Express, Vol. 30, Issue 5, pp. 8212-8221 (год публикации - 2022)
10.1364/OE.449773
5.
Сидельников О.С., Редюк А.А., Федорук М.П.
Схема обработки сигналов в приемнике многомодовых линий связи на основе сверточных нейронных сетей
X Международный семинар по волоконным лазерам, с. 145-146 (год публикации - 2022)
10.31868/RFL.2022.145-4
6. Сидельников О.С., Редюк А.А., Федорук М.П. Схема обработки сигналов в приемнике многомодовых линий связи на основе сверточных нейронных сетей Квантовая электроника, Т. 52, № 11 (год публикации - 2022)