Исследование нелинейных гибридных оптоволоконных лазерных систем с обратной связью и полупроводниковым усилителем.

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 21-42-04401

НазваниеИсследование нелинейных гибридных оптоволоконных лазерных систем с обратной связью и полупроводниковым усилителем.

Руководитель Беднякова Анастасия Евгеньевна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" , Новосибирская обл

Конкурс №43 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (DFG)

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-303 - Физика лазеров

Ключевые слова нелинейная наука, математическое моделирование сложных систем, волоконные лазеры, полупроводниковые оптические усилители, оптическая обратная связь, солитоны, системы с запаздыванием.

Код ГРНТИ29.33.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Лазеры, генерирующие ультракороткие импульсы, являются основным элементом, обеспечивающим непрерывный прогресс в фотонике и фотонных технологиях. Они являются идеальной экспериментальной платформой для изучения нелинейной волновой динамики, включая многообразие видов неустойчивости, генерацию когерентных структур, таких как солитоны, бризеры и оптические вихри, взаимодействие когерентных структур с шумом и множество других нелинейных явлений. Работа над совместным DFG-РНФ проектом соединит ведущих мировых экспертов в лазерной физике и нелинейной волоконной оптике (Новосибирский государственный университет, Россия), а также математическом моделировании полупроводниковых и гибридных лазеров и теории систем с запаздывающей обратной связью (Weierstrass Institute, Berlin). Целью проекта является теоретическое, численное и экспериментальное исследование появления когерентных структур из шума и нелинейного формирования когерентных структур в гибридных волоконных лазерах с полупроводниковым усилителем. Будут разработаны и исследованы как численно, так и с использованием асимптотических методов, новые математические модели гибридных волоконных лазерных системах с полупроводниковым усилителем с синхронизацией мод на основе нелинейного оптического кольцевого зеркала (NOLM) и нелинейного оптического усиливающего кольцевого зеркала (NALM), регенераторов Мамышева и с обратной связью, основанные на подходе отображения Пуанкаре и дифференциальные уравнения с запаздывающим аргументом. Будет исследовано количественно изменение энтропии при формировании когерентных структур из шума в данном типе лазеров с синхронизацией мод. Методы машинного обучения будут применены для разработки "умных" гибридных волоконных лазерных систем с полупроводниковым усилителем с синхронизацией мод с оптимизированными характеристиками выходного импульса. Предложенная комбинация двух значимых фотонных технологий в гибридных волоконных лазерах и объединение новых методов лазерной физики, прикладной математики, нелинейной физики и оптической инженерии приведут к междисцисциплинарному академическому эффекту, делая данный проект интересным для физико-математического и инженерного сообществ. Теоретический анализ динамики гибридных лазеров будет выполнен в тесном сотрудничестве с экспериментальными группами в Новосибирском государственном университете (под руководством проф. С.К. Турицына), Leibniz Institute of Photonic Technology in Jena (под руководством М. Чернышёвой) и Institut de Physique de Nice (под руководством проф. G. Huyet). Кроме важности для фундаментальной науки, нелинейная физика лазеров, генерирующих ультракороткие импульсы, лежит в основе работы множества практических устройств, предлагая общую методологию в различных областях науки и техники, а также новые идеи для инноваций.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Беднякова А.Е., Художиткова Д., Кохановский А., Турицын С.К. Nonlinear spectrum transformation in semiconductor optical amplifiers Frontiers in Optics + Laser Science conference, JTu1A.97 (год публикации - 2021)

2. Владимиров A.Г., Сучков C., Huyet G., Турицын, С.К. Delay-differential-equation model for mode-locked lasers based on nonlinear optical and amplifying loop mirrors Physical Review A, volume 104, issue 3, pp. 033525-033533 (год публикации - 2021)
10.1103/PhysRevA.104.033525

3. Беднякова А.Е., Художиткова Д., Кохановский А., Турицын С.К. Nonlinear spectral blueshift in semiconductor optical amplifiers Optics Letters, Vol. 46, Issue 19, pp. 4757-4760 (год публикации - 2021)
10.1364/OL.438870

Публикации

1. Беднякова А.Е., Художиткова Д.А., Турицын С.К. Nonlinear spectral tunability of pulsed fiber laser with semiconductor optical amplifier Scientific reports, 12, 13799 (год публикации - 2022)
10.1038/s41598-022-17796-7

2. Кохановский A.Ю., Перепелов A.Е., Серебренников К.В. Исследование взаимодействия спектральной фильтрации и медленного насыщающегося поглощения на формирование коротких импульсов в волоконных лазерах Квантовая электроника, номер 11 (год публикации - 2022)

3. Художиткова Д.А., Беднякова А.Е., Кохановский А.Ю., Турицын С.К. New regimes of pulse evolution in a fiber laser with semiconductor optical amplifier Proceedings of 2022 International Conference Laser Optics (ICLO), pp. 1-1 (год публикации - 2022)
10.1109/ICLO54117.2022.9840291

4. Ивойлов Д.А., Беднякова А.Е., Терехов И.С., Турицын С.К. SOA-based nonlinear reservoir for echo-state networks Proceedings of SPIE (SPIE/ASIA Photonics Digital Forum 2022), paper number: 12317-52 (год публикации - 2022)

5. Кохановский A.Ю., Перепелов A.Е., Серебренников К.В. Influence of a relaxation time of optical semiconductor saturable absorber on spectral properties of ultrashort pulses Proceedings of SPIE (SPIE/ASIA Photonics Digital Forum 2022) (год публикации - 2022)

Публикации

1. Нюшков В.Б., Смирнов С.В., Иваненко А.В., Художиткова Д.А., Беднякова А.Е. Fiber laser cavity with dynamically transformable topology for switchable bidirectional pulse generation Laser Physics Letters, 20, 105101 (год публикации - 2023)
10.1088/1612-202X/acf044

2. Смирнов С.В., Нюшков В.Б., Иваненко А.В., Беднякова А.Е. High-repetition-rate pulse generation via self-sustaining cross-gain modulation in a semiconductor-based laser Optics Letters, Vol. 48, No. 23/1 (год публикации - 2023)
10.1364/OL.506902

3. E. Мануйлович, А.Е. Беднякова, Д.А. Ивойлов, И.С. Терехов, С.К. Турицын SOA-based reservoir computing using optical up-sampling Optics Letters (год публикации - 2023)

4. Мануйлович Е., Беднякова А.Е., Ивойлов Д.А., Терехов И.С., Турицын С.К. SOA-based reservoir computing using upsampling Optica (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.1364/OL.531160