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

4. 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

5. 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)

6. 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

7. 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)

8. 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)

9. 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

10. 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

11. 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)

12. 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

Публикации