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 22-19-00542
НазваниеИсточники когерентного излучения нового типа: газоразрядные волоконные лазеры
Руководитель Гладышев Алексей Вячеславович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук" , г Москва
Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-708 - Лазерно-информационные технологии
Ключевые слова Полый световод, микроструктурированный световод, средний инфракрасный диапазон, ультрафиолетовый диапазон, сверхвысокие частоты, СВЧ, газовый разряд, газоразрядный лазер, волоконный лазер
Код ГРНТИ29.33.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на создание лазеров нового типа – газовых волоконных лазеров (ГВЛ) с накачкой электрическим разрядом.
Как газовые (не волоконные), так и волоконные (не газовые) лазеры хорошо известны независимо друг от друга. Однако появление световодов с полой сердцевиной (СПС) открывает перспективы для объединения преимуществ обоих типов лазеров в одном устройстве.
За последние годы реализованы ГВЛ с оптической накачкой, использующие как инверсию населенностей, так и эффект вынужденного рамановского рассеяния. Однако, строго говоря, при оптической накачке полый световод служит не генератором, а, всего лишь, преобразователем излучения накачки. При этом естественно, что характеристики ГВЛ оказываются ограничены предельными характеристиками лазера накачки. Для того, чтобы в полной мере реализовать возможности полых световодов (устойчивость к высокоинтенсивному излучению, широкий спектральный диапазон пропускания и т.д.), необходимо осуществить в СПС именно генерацию лазерного излучения. С этой целью предлагается накачивать активную среду ГВЛ электрическим разрядом.
Несмотря на то, что идея создания газоразрядных ГВЛ давно витает в воздухе, такие лазеры до сих пор не были продемонстрированы из-за сложностей с поддержанием тлеющего разряда в капиллярах малого диаметра (менее ~100 мкм).
В рамках данного Проекта планируется исследовать указанную проблему и реализовать газоразрядный ГВЛ на основе газонаполненных кварцевых световодов с полой сердцевиной.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Гладышев А.В., Нефедов С.М., Колядин А.Н., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Microwave Discharge in Hollow Optical Fibers as a Pump for Gas Fiber Lasers
Photonics, MDPI, vol. 9, #10, paper 752 (год публикации - 2022)
10.3390/photonics9100752
2. Буфетов И.А., Гладышев А.В., Нефедов С.М., А.Ф. Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Гончаров П.А., Минеев А.П. Поддержание СВЧ-разряда в полой сердцевине волоконных световодов для газовых волоконных лазеров Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки (год публикации - 2023)
3.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Газоразрядный волоконный лазер с СВЧ накачкой
Краткие сообщения по физике ФИАН [перевод: Bulletin of the Lebedev Physics Institute], номер 9, стр. 62-71 [перевод: vol.50,#9, 403-408]. (год публикации - 2023)
10.3103/S1068335623090038
4. Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Буфетова Г.А., Минеев А.П., Буфетов И.А. Свойства СВЧ разряда в полом световоде газоразрядного волоконного лазера Квантовая электроника [англ. перевод: Bulletin of the Lebedev Physics Institute] (год публикации - 2023)
5.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ КСЕНОНОВЫЙ ЛАЗЕР НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННОГО СВЕТОВОДА С ПОЛОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ
Фотон-Экспресс, № 6, С. 237-238 (год публикации - 2023)
10.24412/2308-6920-2023-6-237-238
6.
Прямиков А.Д., Гладышев А.В., Косолапов А.Ф., Буфетов И.А.
Полые световоды: современное состояние и перспективы развития
Успехи физических наук (год публикации - 2023)
10.3367/UFNr.2023.12.039616
7.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Towards Mid-Infrared Gas-Discharge Fiber Lasers
Photonics, Switzerland
Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), vol. 11, #3, paper 242 (год публикации - 2024)
10.3390/ photonics11030242
8.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Gas-Discharge He-Xe Fiber Laser
IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, vol.30, #6, paper 0900107 (год публикации - 2024)
10.1109/JSTQE.2024.3358628
9. Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А. Аргоновый газоразрядный волоконный лазер Квантовая электроника [англ. перевод: Bulletin of the Lebedev Physics Institute], vol. 54, #7, pp. 399-405. (год публикации - 2024)
10.
Буфетов И.А., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Гладышев А.В.
He-Kr Gas-Discharge Laser Based on Hollow-Core Fiber
Photonics, Switzerland
Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), vol. 11(12), paper 1102 (год публикации - 2024)
10.3390/photonics11121102
Публикации
1.
Гладышев А.В., Нефедов С.М., Колядин А.Н., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Microwave Discharge in Hollow Optical Fibers as a Pump for Gas Fiber Lasers
Photonics, MDPI, vol. 9, #10, paper 752 (год публикации - 2022)
10.3390/photonics9100752
2. Буфетов И.А., Гладышев А.В., Нефедов С.М., А.Ф. Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Гончаров П.А., Минеев А.П. Поддержание СВЧ-разряда в полой сердцевине волоконных световодов для газовых волоконных лазеров Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки (год публикации - 2023)
3.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Газоразрядный волоконный лазер с СВЧ накачкой
Краткие сообщения по физике ФИАН [перевод: Bulletin of the Lebedev Physics Institute], номер 9, стр. 62-71 [перевод: vol.50,#9, 403-408]. (год публикации - 2023)
10.3103/S1068335623090038
4. Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Буфетова Г.А., Минеев А.П., Буфетов И.А. Свойства СВЧ разряда в полом световоде газоразрядного волоконного лазера Квантовая электроника [англ. перевод: Bulletin of the Lebedev Physics Institute] (год публикации - 2023)
5.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ КСЕНОНОВЫЙ ЛАЗЕР НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННОГО СВЕТОВОДА С ПОЛОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ
Фотон-Экспресс, № 6, С. 237-238 (год публикации - 2023)
10.24412/2308-6920-2023-6-237-238
6.
Прямиков А.Д., Гладышев А.В., Косолапов А.Ф., Буфетов И.А.
Полые световоды: современное состояние и перспективы развития
Успехи физических наук (год публикации - 2023)
10.3367/UFNr.2023.12.039616
7.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Towards Mid-Infrared Gas-Discharge Fiber Lasers
Photonics, Switzerland
Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), vol. 11, #3, paper 242 (год публикации - 2024)
10.3390/ photonics11030242
8.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Gas-Discharge He-Xe Fiber Laser
IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, vol.30, #6, paper 0900107 (год публикации - 2024)
10.1109/JSTQE.2024.3358628
9. Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А. Аргоновый газоразрядный волоконный лазер Квантовая электроника [англ. перевод: Bulletin of the Lebedev Physics Institute], vol. 54, #7, pp. 399-405. (год публикации - 2024)
10.
Буфетов И.А., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Гладышев А.В.
He-Kr Gas-Discharge Laser Based on Hollow-Core Fiber
Photonics, Switzerland
Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), vol. 11(12), paper 1102 (год публикации - 2024)
10.3390/photonics11121102
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В ходе работ по Проекту в 2024 году впервые продемонстрированы газоразрядные волоконные лазеры (ГРВЛ) на основе световодов с полой сердцевиной, заполненной такими активными газовыми смесями как He-Xe, He-Ar и He-Kr. Поддержание газового разряда в газонаполненной сердцевине малого диаметра (~130 мкм) достигалось за счет накачки СВЧ излучением на частоте 2,45 ГГц. По сравнению с первым в мире ГРВЛ, созданным на предыдущем этапе Проекта (2023 г.) и генерировавшем на длине волны 2,03 мкм в газовой смеси He:Ar:Xe, удалось расширить диапазон длин волн генерации ГРВЛ. В результате исследований достигнута лазерная генерация в квазинепрерывном режиме с выходной пиковой мощностью ~ 1 мВт на длинах волн 2208 и 2397 нм (He-Ar), 2190 и 2553 нм (He-Kr) и 2027 нм (He-Xe).
Полученные результаты указывают на большие перспективы ГРВЛ для расширения спектрального диапазона генерации волоконных лазеров. Разнообразие активных газовых смесей открывает доступ к огромному количеству длин волн от ультрафиолетового до среднего инфракрасного диапазона, тем самым существенно расширяя возможности волоконных лазеров, которые в твердотельном варианте основаны лишь на ограниченном количестве активных ионов.
Результаты, полученные за отчетный период (2024 г.), опубликованы в 4 статьях [1-4], изложены в 4 докладах на конференциях [5-8], а также оформлены в научно-популярной форме в пресс-релизе [9].
1. Gladyshev A. V., Komissarov D. G., Nefedov S. M., Kosolapov A. F., Velmiskin V. V., Mineev A. P., Bufetov I. A. Gas-Discharge He-Xe Fiber Laser. // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2024. V. 30, № 6. p. 1-7.
2. Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А. Аргоновый газоразрядный волоконный лазер. // Квантовая электроника. 2024 Т. 54, № 7. С. 399-405.
3. Bufetov I., Komissarov D., Nefedov S., Kosolapov A., Velmiskin V., Mineev A., Gladyshev A. He-Kr Gas-Discharge Laser Based on Hollow-Core Fiber. // Photonics 2024 V. 11, P. 1102.
4. Gladyshev A., Komissarov D., Nefedov S., Kosolapov A., Velmiskin V., Mineev A., Bufetov I. Towards Mid-Infrared Gas-Discharge Fiber Lasers. // Photonics. 2024, V. 11, # 3, paper 242.
5. Gladyshev A. V. Gas lasers based on hollow-core fibers. // 21st International Conference Laser Optics ICLO 2024, July 01-05, 2024, St. Petersburg, Russia. Приглашенный доклад. DOI: 10.1109/ICLO59702.2024.10624420.
6. Komissarov D. G., Gladyshev A. V., Nefedov S. M., Kosolapov A. F., Velmiskin V. V., Mineev A. P., Bufetov I. A. Helium-Xenon Gas-Discharge Fiber Laser. // 21st International Conference Laser Optics ICLO 2024, July 01-05, 2024, St. Petersburg, Russia. DOI: 10.1109/ICLO59702.2024.10624151.
7. Гладышев А. В. Газовые волоконные лазеры. // Международный семинар по волоконным лазерам, 19-25 Августа, 2024, Новосибирск, Россия. Приглашенный доклад. DOI:10.31868/RFL.2024.62-63.
8. Gladyshev A. V. Gas fiber lasers: recent advances and prospects. // 31st international conference Advanced Laser Technologies (ALT 2024), September 23-27, 2024, Vladivostok, Russia. Приглашенный доклад.
9. https://scientificrussia.ru/articles/svet-rozdennyj-v-trubke-ucenye-vpervye-sgenerirovali-lazernoe-izlucenie-v-polyh-svetovodah
Публикации
1.
Гладышев А.В., Нефедов С.М., Колядин А.Н., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Microwave Discharge in Hollow Optical Fibers as a Pump for Gas Fiber Lasers
Photonics, MDPI, vol. 9, #10, paper 752 (год публикации - 2022)
10.3390/photonics9100752
2. Буфетов И.А., Гладышев А.В., Нефедов С.М., А.Ф. Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Гончаров П.А., Минеев А.П. Поддержание СВЧ-разряда в полой сердцевине волоконных световодов для газовых волоконных лазеров Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки (год публикации - 2023)
3.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Газоразрядный волоконный лазер с СВЧ накачкой
Краткие сообщения по физике ФИАН [перевод: Bulletin of the Lebedev Physics Institute], номер 9, стр. 62-71 [перевод: vol.50,#9, 403-408]. (год публикации - 2023)
10.3103/S1068335623090038
4. Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Буфетова Г.А., Минеев А.П., Буфетов И.А. Свойства СВЧ разряда в полом световоде газоразрядного волоконного лазера Квантовая электроника [англ. перевод: Bulletin of the Lebedev Physics Institute] (год публикации - 2023)
5.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ КСЕНОНОВЫЙ ЛАЗЕР НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННОГО СВЕТОВОДА С ПОЛОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ
Фотон-Экспресс, № 6, С. 237-238 (год публикации - 2023)
10.24412/2308-6920-2023-6-237-238
6.
Прямиков А.Д., Гладышев А.В., Косолапов А.Ф., Буфетов И.А.
Полые световоды: современное состояние и перспективы развития
Успехи физических наук (год публикации - 2023)
10.3367/UFNr.2023.12.039616
7.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Towards Mid-Infrared Gas-Discharge Fiber Lasers
Photonics, Switzerland
Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), vol. 11, #3, paper 242 (год публикации - 2024)
10.3390/ photonics11030242
8.
Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А.
Gas-Discharge He-Xe Fiber Laser
IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, vol.30, #6, paper 0900107 (год публикации - 2024)
10.1109/JSTQE.2024.3358628
9. Гладышев А.В., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Буфетов И.А. Аргоновый газоразрядный волоконный лазер Квантовая электроника [англ. перевод: Bulletin of the Lebedev Physics Institute], vol. 54, #7, pp. 399-405. (год публикации - 2024)
10.
Буфетов И.А., Комиссаров Д.Г., Нефедов С.М., Косолапов А.Ф., Вельмискин В.В., Минеев А.П., Гладышев А.В.
He-Kr Gas-Discharge Laser Based on Hollow-Core Fiber
Photonics, Switzerland
Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), vol. 11(12), paper 1102 (год публикации - 2024)
10.3390/photonics11121102