Развитие элементной базы микроволновой фотоники

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 23-79-30017

НазваниеРазвитие элементной базы микроволновой фотоники

Руководитель Фотиади Андрей Александрович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" , Ульяновская обл

Конкурс №81 - Конкурс 2023 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-708 - Лазерно-информационные технологии

Ключевые слова микрорезонатор, нитрид кремния, интегральные волноводные структуры, волоконные лазеры, оптический частотный гребенчатый спектр, узкополосная генерация, динамические решетки, нелинейная оптика, оптические генераторы, фотоника

Код ГРНТИ29.33.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Темп развития современных систем обработки информации (дата-центров, "облачных" приложений, смарт-устройств) в настоящий момент ограничен быстродействием микроэлектронных схем (не только из-за предела миниатюризации, но и вследствие перегрева устройств). Революционным прорывом в повышении скорости обработки информации должен стать переход от микроэлектронных к интегральным оптоэлектронным устройствам. Преимуществом последних является не только широкая полоса пропускания (ТГц и выше), быстрота переключения, но и малое энергопотребление. Этими причинами обусловлено интенсивное развитие "кремниевой фотоники" – оптоэлектронных схем на основе интегральных волноводных структур из Si, SiO2 и Si3N4. Достоинством таких схем является совместимость со стандартными CMOS структурами и возможность реализации на единой интегральной платформе с полупроводниковыми лазерами. Базисными элементами оптоэлектронных схем являются резонаторы, выполненные на основе волноводов с поперечным размером в сотни нм. Такие резонаторы могут быть использованы как для фильтрации оптических сигналов, так и для генерации, модуляции лазерного излучения с последующим процессингом, реализуемым непосредственно в интегральной структуре средствами нелинейной оптики. Импульсные лазеры с пассивной синхронизацией мод (генераторы оптического гребенчатого спектра (ОГС)) и лазеры с узкой линией генерации являются основными оптическими генераторами, используемыми в интегральных микрочипах, выполняющих функции как генерации, так и анализа радиочастотных сигналов. Изучение физических механизмов, лежащих в основе этих процессов, реализация генератора оптического гребенчатого спектра и одночастотного (двухчастотного) генератора узкополосного лазерного излучения на кольцевых резонансных структурах нитрида кремния, изготавливаемых в НПК “Технологический центр”, г. Зеленоград, являются приоритетными задачами данного проекта. Хотя интегральные платформы имеют большой потенциал для разработки сверхбыстрых источников с прямым электрическим управлением, для большинства приложений, где важны оптическая ширина полосы генерации, форма импульса и масштабируемость мощности, волоконные лазеры остаются серьезной альтернативой. Стабилизация генерации лазера в режиме гармонической синхронизации мод является особо актуальной задачей, поскольку значительный джиттер (флуктуации периода следования) импульсов, характерный для лазеров этого типа, ограничивает их практическое использование. В проекте будут изучены новые механизмы самостабилизации лазеров, в частности, на основе недавно обнаруженого нами эффекта подавления супермодового шума при резонансном взаимодействии импульсного и непрерывного излучения в лазерном резонаторе. Это позволит получить генерацию импульсов с частотой повторения до 10 ГГц с предельно низким уровнем супермодового шума (менее -45 дБ) и полосой радиочастотного спектра < 100 Гц. Кроме того, с целью достижения генерации гребенчатого спектра с частотами более 100 ГГц в проекте будет изучены конфигурации лазеров с использованием высокодобротного микрорезонатора как селективного внутрирезонаторного элемента, обеспечивающего режим гармонической синхронизации мод волоконного резонатора через механизм диссипативного четырехволнового смешения, а также конфигурации на основе микрорезонаторов, обладающих одновременно оптическими и акустическими высокодобротными резонансами. Помимо этого будут изучены альтернативные механизмы гармонической синхронизации мод (волоконные элементы с покрытием нанотрубками). Таким образом, основными направлениями проекта станут: 1) Нелинейная оптика волоконных и волноводных структур; 2) интегральные и гибридные волоконно-волноводные структуры; 3) конфигурации лазеров на их основе, формирующие элементную базу современной микроволновой фотоники.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Д.А.Коробко, И.С.Паняев, П.А.Итрин, И.О.Золотовский Генерация суперконтинуума в нелинейном волоконном световоде. Управление длиной волны рамановского солитона путем контроля состояния поляризации импульса накачки Квантовая электроника, т 53, № 7 (2023) (год публикации - 2023)

2. В. Учайкин, Е. Кожемякина A weight Monte Carlo estimation of fluctuations in branching processes Monte Carlo Methods and Applications, 2023, 2015 (год публикации - 2023)
10.1515/mcma-2023-2015

3. А.Т. Туров, Ф.Л. Барков, Ю..А. Константинов, Д.А. Коробко, С.А. Лопес-Меркадо, А.А.Фотиади Activation Function Dynamic Averaging as a Technique for Nonlinear 2D Data Denoising in Distributed Acoustic Sensors Algorithms, 2023, 16, 440 (год публикации - 2023)
10.3390/a16090440

4. А. Абрамов, Д. Коробко, И. Золотовский Frequency Comb Fiber Generator Based on Photonic Bandgap Amplifier Photonics, 2023, 10, 965 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10090965

5. И.О. Золотовский, Ю.С. Дадоенкова, Ф.Ф.Л. Бентивенья, А.С. Кадочкин, С.Г. Моисеев, В.В. Светухин Resonant amplification of slow surface plasmon polaritons in a DC current pumped semiconductor/graphene waveguide with a groove defect Optics & Laser Technology, Volume 166, November 2023, 109593 (год публикации - 2023)
10.1016/j.optlastec.2023.109593

6. И. Паняев, П. Итрин, Д. Коробко, Д. Семенцов, И. Чапало, П. Мегре, А. Фотиади Stabilizing DFB laser injection-locked to an external polarization maintaining optical fiber ring cavity PROCEEDINGS OF SPIE, Proc. SPIE 12572, Optical Sensors 2023, 125721K (год публикации - 2023)
10.1117/12.2665903

7. Д. Коробко, В. Камынин, М. Салганский, А. Сысолятин, И. Жлуктова, А. Зверев, И. Золотовский, В. Цветков Control of supercontinuum generation due to soliton propagation in fibers with varying dispersion Optik, Volume 287, September 2023, 171032 (год публикации - 2023)
10.1016/j.ijleo.2023.171032

8. А.Т. Туров, Ю.А. Константинов, Ф.Л. Барков, Д.А. Коробко, И.О. Золотовский, С.А. Лопес-Меркадо, А.А. Фотиади Enhancing the Distributed Acoustic Sensors’ (DAS) Performance by the Simple Noise Reduction Algorithms Sequential Application Algorithms, 2023, 16, 217. (год публикации - 2023)
10.3390/a16050217

9. А. Фотиади, Э. Рафаилов, Д. Коробко, И. Чапало, П. Мегре, А. Быков, И. Меглинский Brillouin interaction between single optical modes excited in multimode fibers Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, Proc. SPIE 12572, Optical Sensors 2023, 125721L (год публикации - 2023)
10.1117/12.2665904

10. А. Фотиади, Д. Коробко, И. Чапало, П. Мегре, И. Золотовский Brillouin-like effects in rare-earthdoped bi-directional optical fiber amplifiers Proceedings of SPIE, Proc. SPIE 12569, Nonlinear Optics and Applications XIII, 125690I (год публикации - 2023)
10.1117/12.2665902

11. С. Моисеев, Д. Коробко, И. Золотовский, П. Мегре, И. Чапало, А. Фотиади Modulation instability of surface plasmon polaritons in graphene double-layer structure Proceedings of SPIE, Proc. SPIE 12569, Nonlinear Optics and Applications XIII, 125690G (год публикации - 2023)
10.1117/12.2665855

12. И.С. Паняев, П.А. Итрин, Д.А. Столяров, Д.А. Коробко, А.А. Фотиади Стабилизация узкополосной генерации полупроводникового РОС-лазера с самозахватом частоты в схеме с внешним резонатором на волокне с сохранением поляризации Фотон-экспресс, № 6, 2023, 255 (год публикации - 2023)
10.24412/2308-6920-2023-6190-255-256

13. А.Д. Зверев, В.А. Камынин, В.Б. Цветков Эрбиевый источник ультракоротких импуьсов с гигагерцовыми частотами повторения Фотон-экспресс, №6, 2023, 221 (год публикации - 2023)
10.24412/2308-6920-2023-6-221-222

14. С.Г. Моисеев, Д.А. Коробко Модуляционная неустойчивость плазмонов в структуре из двух слоев графена Фотон-экспресс, №6, 2023, (год публикации - 2023)
10.24412/2308-6920-2023-6-380-381

15. В.А. Рибенек, Д.А. Коробко, П.А. Итрин, А.А. Фотиади Волоконные лазерные конфигурации с гармонической синхронизацией мод для применения в задачах радиофотоники Фотон-экспресс, №6, 2023,82 (год публикации - 2023)
10.24412/2308-6920-2023-6-82-83

16. В.А. Рибенек, Д.А. Коробко, А.А. Фотиади Стабилизация и управление частотой следования импульсов в лазерах с гармонической синхронизацией мод с использованием узкополосной компоненты спектра Фотон-экспресс, № 6, 2023, 257 (год публикации - 2023)
10.24412/2308-6920-2023-6-257-258

17. С.А. Афанасьев, А.А. Фотиади, А.С. Кадочкин, Е.П. Кицюк, С.Г. Моисеев, Д.Г. Санников, В.В. Светухин, Ю.П. Шаман, И.О. Золотовский Terahertz Generation through Coherent Excitation of Slow SurfaceWaves in an Array of Carbon Nanotubes Photonics, 2023, 10, 1317 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10121317

18. С.В. Елисеева, П.А. Итрин, Д.И. Семенцов The Amplification and Polarization Control of Transmitted Radiation by a Graphene-Containing Photonic Cell Photonics, 2023, 10, 1318 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10121318

19. И.С. Паняев, П.А. Итрин, Д.А. Коробко, А.А. Фотиади Стабилизация узкополосной генерации полупроводникового РОС-лазера в схеме с самозахватом частоты на волокне с сохранением поляризации Квантовая электроника (год публикации - 2023)

20. В.А. Рибенек, П.А. Итрин, Д.А. Коробко и А.А. Фотиади Волоконный лазер с частотой следования импульсов до 12 ГГц и стабилизацией гармонической синхронизации мод при помощи оптоакустического взаимодействия Квантовая электроника (год публикации - 2023)

21. П. А. Итрин, Д. И. Семенцов, А. Б. Петров, М. С.Козляков, В. А. Рибенек High-frequency Ηarmonic Mode Locking in a Frequency-Shifted Fiber Ring Laser With an Acousto-Optic Modulator Photonics Russia, том 17 №3 2023 (год публикации - 2023)
10.22184/1993-7296.FRos.2023.17.3.184.194

22. И.А. Глухов, С.Г. Моисеев Спектральные характеристики фотонно-кристаллической структуры с монослоем металлических наночастиц Оптика и спектроскопия (год публикации - 2023)

23. И.А. Глухов, С.Г. Моисеев Спектральные характеристики каскадных фотонно-кристаллических структур с междоменными дефектами Оптика и спектроскопия (год публикации - 2023)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках второго этапа проекта выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований, направленных на развитие лазерных систем с гармонической синхронизацией мод (ГСМ) и узкополосных источников излучения. (i) Исследование многоимпульсных режимов генерации в волоконных лазерах различных конфигураций. Исследованы лазеры с различными резонаторами и механизмами синхронизации мод, включая NPR, SESAM и NOLM. В эрбиевых кольцевых лазерах на основе поляризационного делителя продемонстрирована генерация импульсов с частотой повторения до 23 ГГц при низкой пороговой мощности накачки, однако уровень подавления супермодового шума (ПСШ) остался невысоким (до 22 дБ). В лазерах с нормальной дисперсией реализован режим ГСМ с частотой повторения импульсов (ЧПИ) до 65 МГц (10-я гармоника резонатора). Для лазеров с низкой фундаментальной частотой достигнута 472-я гармоника с ПСШ до 49 дБ благодаря оптоакустическому резонансу. В NOLM-лазерах ЧПИ достигла 1351 МГц, однако временной джиттер составил 15–25 пс. Теоретические и экспериментальные исследования выявили ключевую роль взаимодействий между импульсами через механизмы насыщения усиления и генерации дисперсионных волн. Впервые описан такой гибридный механизм, обеспечивающий дальнодействующее притяжение импульсов, маркером которого является «плоская» форма оптического спектра. (ii) Разработка узкополосных лазеров с самозахватом частоты. Разработаны и исследованы узкополосные лазеры с самозахватом частоты. В конфигурации с интегральным микрорезонатором на нитриде кремния, изучены факторы, ограничивающие сужение линии генерации, а также особенности стабилизации узкополосной генерации с использованием термоконтроля (точность 0,1 °C). В одной из схем достигнута лоренцевская ширина линии генерации <500 Гц. Узкополосные источники с обратной связью через PM-волоконные резонаторы протестированы с различными типами DFB-лазеров. Отечественные PM-DFB лазеры продемонстрировали рекордную стабильность с шириной линии <50 Гц и частотным дрейфом не более ~0,5 МГц/мин. Кроме того, комбинация пары таких лазеров обеспечивает генерацию микроволновых сигналов с шириной линии <3 кГц и перестройкой в диапазоне 10 МГц–40 ГГц. Нейросетевые алгоритмы управления самозахватом частоты продемонстрировали высокий потенциал для замены стандартных PID-контроллеров. Описаны пути улучшения характеристик распределённых волоконных датчиков (рефлектометров фазового и частотного типа), пригодных для интеграции с разработанными узкополосными источниками. (iii) Моделирование и реализация лазеров с ультравысокой частотой повторения. Разработана физическая модель кольцевого волоконного лазера с ГСМ, основанного на механизме диссипативного четырёхволнового смешивания (D-FWM). Показано, что данный механизм применим для солитонных лазеров и систем с нормальной дисперсией резонатора. Ключевым фактором успешной реализации является высокая добротность встроенного микрорезонатора. В лазерах с аномальной дисперсией генерируемые импульсы субпикосекундной длительности схожи с солитонами, однако увеличение усиления нарушает условия D-FWM, ограничивая энергию импульсов (~10 пДж). Резонаторы с нормальной дисперсией обеспечивают генерацию импульсов большей энергии (до 200 пДж) в форме "тёмных солитонов". Высокая линейность чирпа и большая пиковая мощность таких импульсов делают возможным их эффективное сжатие. (iv) Исследование механизмов стабилизации ГСМ в волоконных лазерах. В лазерах с нормальной дисперсией реализовано точное управление ЧПИ с использованием инжекции внешнего излучения. Точная настройка длины волны инжекции (~1559,7 нм) позволила снизить уровень супермодового шума на ~15 дБ при минимальной мощности инжекции ~0,03 мВт. Впервые экспериментально реализованы режимы ГСМ и «двойной» ГСМ в лазерах с NOLM-резонатором типа «8». Настройка одной из гармоник лазера на частоту оптоакустического резонанса обеспечила переход в режим ГСМ, в котором базовые импульсные последовательности формировались с частотой резонанса, а увеличение мощности накачки приводило к режиму «двойной» ГСМ с генерации частот, кратных частоте оптоакустического резонанса. Этот метод позволил расширить диапазон перестройки ЧПИ с 1,3 до ~2,2 ГГц, снизить временной джиттер более чем на 80% и увеличить подавление супермодового шума на 15–25 дБ. В ходе выполнения работ по второму этапу коллективом опубликовано 16 статей в изданиях, индексируемых в WOS/Scopus, при этом 7 из них опубликованы в журналах, входящих в первый квартиль (WOS/Scopus/Scimago). Таким образом, план работ полностью выполнен, цели проекта, намеченные на второй этап, достигнуты. Сайт Лаборатории нелинейной и микроволновой фотоники в сети Интернет: https://www.nmwpl.ulsu.ru/

Публикации

1. И.С. Паняев, П.А. Итрин, Д.А. Коробко, А.А. Фотиади Суб-100-Гц волоконный лазер на эффекте самозахвата частоты Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, 145-146. (год публикации - 2024)
10.31868/RFL.2024.145-146

2. Серафима Филатова, Владимир Камынин, Дмитрий Коробко, Андрей Фотиади, Арсений Лобанов, Андрей Зверев, Петр Балакин, Юрий Гладуш, Дмитрий Красников, Альберт Насибулин и Владимир Цветков Experimental and numerical study of different mode-locking techniques in holmium fiber laser with a ring cavity Optics Express, Optics Express Vol. 32, Issue 13, pp. 22233-22248 (2024) (год публикации - 2024)
doi.org/10.1364/OE.523902

3. Дмитрий Коробко, Валерия Рибенек, Павел Итрин и Андрей Фотиади Flat-topped optical spectrum as a specific marker of multi-pulse grouping in soliton fiber laser Optics Letters, Vol. 49, No. 17 1 September 2024 4983-4986 (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.1364/OL.535308

4. Иван А. Лобач, Андрей А. Фотиади, Василий А. Яцеев, Юрий А. Константинов, Федор Л. Барков, Д. Клод, Дмитрий А. Камбур, Максим Е. Белокрылов, Артем Т. Туров и Дмитрий А. Коробко Newest Methods and Approaches to Enhance the Performance of Optical Frequency-Domain Reflectometers Sensors, Sensors 2024, 24(16), 5432 (год публикации - 2024)
10.3390/s24165432

5. Д.А. Коробко, В.А. Рибенек, П.А. Итрин, И.С. Паняев, П.П. Миронов и А.А. Фотиади Supermode noise suppression of the harmonically mode-locked fiber laser through continuous wave injection. Experiment and numerical simulations Proceedings of SPIE, Proceedings Volume 13004, Nonlinear Optics and its Applications 2024; 1300410 (год публикации - 2024)
10.1117/12.3022122

6. В. В. Учайкин, И. И. Кожемякин, В. А. Литвинов О классическом подходе к описанию диффузии космических лучей в турбулентной среде ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2024, том 87, No 2, с. 96–101 (год публикации - 2024)
10.31857/S0044002724020053

7. А. С. Абрамов, Д. А. Коробко, В. А. Лапин, А. А. Фотиади Генерация перестраиваемых спектральных гребней в кольцевых схемах с активными фотонно-кристаллическими структурами Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, 68-69 (год публикации - 2024)
10.31868/RFL.2024.68-69

8. И.С. Паняев, П.А. Итрин, Д.А. Коробко, В.И. Скрипачев, А.А. Фотиади Тестирование структур бриллюэновской фотоники Functional Chalcogenides: physics, technology and applications (FunChaPTA- 1). Сборник тезисов международной конференции, Functional Chalcogenides: physics, technology and applications (FunChaPTA- 1). Сборник тезисов международной конференции, 8. (год публикации - 2024)

9. И.А. Глухов, С.Г. Моисеев Полное поглощение световой волны двумерным массивом металлических наночастиц на поверхности металла Физика твердого тела (год публикации - 2024)

10. В.А.Рибенек, Д.А.Коробко, П.А.Итрин, А.А.Фотиади Гармоническая синхронизация мод в солитонном волоконном лазере с сохранением поляризации: стабилизация и повышение частоты следования импульсов Квантовая электроника, «Квантовая электроника», 54, № 7 (2024), 391-398. (год публикации - 2024)

11. М. В. Прибылов, П. А. Итрин, Д. А. Коробко, А. В. Сыса, Ю. П. Шаман КОНТРОЛЬ ЧИСЛА ИМПУЛЬСОВ В ГРУППЕ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ДЛИНЫ РЕЗОНАТОРА ВОЛОКОННОГО ЛАЗЕРА С НАСЫЩАЮЩИМСЯ ПОГЛОТИТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ УНТ Доклады молодежной школы по нелинейной фотонике, Новосибирск-2024., Доклады молодежной школы по нелинейной фотонике, 2024, 46-47. (год публикации - 2024)
10.25205/978-5-4437-1666-4-22

12. В.А. РИБЕНЕК, П.А. ИТРИН, Д.А. КОРОБКО, А.А. ФОТИАДИ Double harmonic mode-locking in soliton fiber ring laser acquired through the resonant optoacoustic coupling APL Photonics, APL Photon. 9, 056105 (2024) (год публикации - 2024)
10.1063/5.0195623

13. Д.А. Коробко, В.А. Рибенек, П.А. Итрин, И.С. Паняев, М.В. Прибылов и А.А. Фотиади Polarization maintaining fiber laser harmonically mode-locked due to SESAM with supermode noise suppression through continuous wave injection Proceedings of SPIE, Proc. SPIE 13003, Fiber Lasers and Glass Photonics: Materials through Applications IV, 130030W (год публикации - 2024)
10.1117/12.3022147

14. А. С. Абрамов, В.А. Лапин, П.П. Миронов Распространение волны с сильной фазовой модуляцией в световоде с зависимостью дисперсии групповых скоростей от длины Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, 167-168 (год публикации - 2024)
10.31868/RFL.2024.166-168

15. В.А. Рибенек, П.А. Итрин, Д.А. Коробко, А.А. Фотиади Double harmonic mode-locking in soliton fiber ring laser BOOK OF ABSTRACTS of THE 31ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED LASER TECHNOLOGIES, BOOK OF ABSTRACTS of THE 31ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED LASER TECHNOLOGIES, 139 (год публикации - 2024)

16. В.А. Рибенек, П.А.Итрин, Д.А. Коробко , А.А. Фотиади Мультиплексирование частоты повторения волоконного лазера с гармонической синхронизацией мод через оптоакустический резонанс Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024 , Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, 49-50 (год публикации - 2024)
10.31868/RFL.2024.49-50

17. Афанасьев Сергей Александрович, Кадочкин Алексей Сергеевич, Санников Дмитрий Григорьевич, Фотиади Андрей Александрович The concept of the terahertz generator based on an array of doublewalled carbon nanotubes with a direct current pump SPIE Proceedings, Proc. of SPIE, Vol. 12994, 129940L (год публикации - 2024)
10.1117/12.3017240

18. Артем Т. Туров, Юрий А. Константинов, Д. Клод, Виталий А. Максименко, Виктор В. Криштоп, Дмитрий А. Коробко и Андрей А. Фотиади Comparison of the Sensitivity of Various Fibers in Distributed Acoustic Sensing Applied Sciences, Appl. Sci. 2024, 14, 10147 (год публикации - 2024)
10.3390/app142210147

19. Дмитрий Коробко, Валерия Рибенек и Андрей Фотиади Gain Depletion and Recovery as a Key Mechanism of Long-Range Pulse Interactions in Soliton Fiber Laser JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 42, NO. 17, SEPTEMBER 1, 2024, 6049-6056 (год публикации - 2024)
110.1109/JLT.2024.3405072

20. Иван С. Паняев, Павел А. Итрин, Дмитрий А. Коробко и Андрей А. Фотиади Sub-100-Hz DFB Laser Injection-Locked to PM Fiber Ring Cavity JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 42, NO. 8, APRIL 15, 2024 (год публикации - 2024)
10.1109/JLT.2023.3348994

21. С.М. Попов, Д.В. Ряховский, А.О. Колосовский, В.В. Волошин, И.Л. Воробьёв, В.А. Исаев, М.Ю. Вяткин, А.А. Рыбалтовский, Д.С. Липатов, А.А. Фотиади, Ю.К. Чаморовский и О. В. Бутов Оптические волокна с массивами волоконных брэгговских решёток записанные в процессе вытяжки оптического волокна Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, 113-114. (год публикации - 2024)
10.31868/RFL.2024.113-114

22. П.А. Итрин, Д.А. Коробко, Д.П. Качалкин, А.А. Фотиади Микроволоконные узелковые резонаторы для применений в лазерах и сенсорах Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, Материалы Международного семинара по волоконным лазерам 2024, 90-91. (год публикации - 2024)
10.31868/RFL.2024.90-91

23. Д. П. Качалкин, П. А. Итрин, Д. А. Коробко РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ МУЛЬТИПАРАМЕТРИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ЛАЗЕРНОГО ДИОДА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ИМПУЛЬСНОЙ ГЕНЕРАЦИИ В ВОЛОКОННОМ ЛАЗЕРЕ С ГАРМОНИЧЕСКОЙ СИНХРОНИЗАЦИЕЙ МОД Доклады молодежной школы по нелинейной фотонике, Новосибирск, 2024., Доклады молодежной школы по нелинейной фотонике, 2024, 28-29 (год публикации - 2024)
10.25205/978-5-4437-1666-4-13

24. Алексей Абрамов, Алексей Кадочкин, Сергей Моисеев, Д. Санников, А. Фотиади Generation of optical pulses due to phase modulation of surface electromagnetic wave in a cylindrical semiconductor waveguide with a space charge wave Proceedings of SPIE, Proc. of SPIE, Vol. 12991, 129911T (год публикации - 2024)
10.1117/12.3017662

25. Д.А. Коробко, В.А. Рибенек, П.А. Итрин, И.С. Паняев, М.В. Прибылов и А.А. Фотиади Control of the number of solitons in the fiber laser cavity due to continuous wave injection Proceedings of SPIE, Proc. of SPIE Vol. 13004, 130040X (год публикации - 2024)
10.1117/12.3022139

26. А. Зверев, В. Камынин, В. Цветков, Б. Денкер, С. Сверчков, В. Вельмискин, Ю. Гладуш, Д. Красников, А. Насибулин Er-Yb all-fiber lasers with sub-GHz pulses repetition rates based on composite active fibers BOOK OF ABSTRACTS of THE 31ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED LASER TECHNOLOGIES, BOOK OF ABSTRACTS of THE 31ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED LASER TECHNOLOGIES, 149 (год публикации - 2024)

27. Александр Судьин, Игорь Волков, Сергей Ушаков, Константин Нищев, Дмитрий Коробко, Андрей Фотиади Enhancing high-order harmonic mode-locking in Er/Yb-Doped fiber lasers with sub-MHz fundamental frequency via optoacoustic resonance Optical Fiber Technology, Optical Fiber Technology, Volume 88, December 2024, 104028 (год публикации - 2024)
10.1016/j.yofte.2024.104028

28. В.А. Рибенек, П.А. Итрин, Д.А. Коробко, А.А. Фотиади Double Harmonic Mode-Locking in Soliton Fiber Ring Lasers Conference "META-OPTICS: FROM SCIENCE TO TECHNOLOGY", Samarkand, 2024., Conference "META-OPTICS: FROM SCIENCE TO TECHNOLOGY", Samarkand, 2024, 131-132 (год публикации - 2024)

29. М.В. Прибылов, П.А. Итрин, Д.А. Коробко, А.В. Сыса, Ю.П. Шаман ПОДБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАСЫЩАЮЩЕГОСЯ ПОГЛОТИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ УНТ В ВОЛОКОННОМ ЛАЗЕРЕ СОЛИТОННОГО ТИПА СБОРНИК ТРУДОВ XXXV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени профессора А.П. Сухорукова («Волны-2024»), СБОРНИК ТРУДОВ XXXV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени профессора А.П. Сухорукова («Волны-2024»), 141-143. (год публикации - 2024)

30. И.А. Глухов, С.Г. Моисеев Селективное усиление дефектных мод мультидефектного фотонного кристалла Оптика и спектроскопия (год публикации - 2024)

31. Д.А. Евсеев, Д.И. Семенцов Волноводные свойства графен-содержащей планарной структуры, гидродинамическое приближение Труды Школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» («Волны-2024»), Труды Школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» («Волны-2024»), 378-379. (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В рамках третьего этапа проекта выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований, направленных на развитие лазерных систем и фотонных технологий, включая генераторы керровских гребенчатых спектров на основе кольцевых микрорезонаторов, узкополосные полупроводниковые РОС-лазеры с самозахватом частоты и солитонные PM-волоконные лазеры с гармонической синхронизацией мод (ГСМ). Проведены также экспериментальные работы в области биофотоники по изучению воздействия узкополосного лазерного излучения на клеточные структуры. (i) Керровские гребeнки в микрорезонаторах. Разработана численная модель на основе уравнения Лугиато–Лефевра и выполнены расчeты для AlN-резонатора с FSR = 435 ГГц, воспроизводящие различные режимы генерации керровских гребенок от модуляционной неустойчивости до одиночных солитонов и их групп. Определены диапазоны фазовой отстройки и скоростей ее сканирования, обеспечивающие воспроизводимый выход на «солитонную ступень». Показана возможность эффективной компрессии керровских солитонов во внешнем волноводе-тейпере. Экспериментально реализована генерация керровских гребeнок в микрорезонаторе Si₃N₄ (FSR ~ 360 ГГц, Q ~ 1.2×10⁶); однако, при стабилизации лазера в режиме самозахвата частоты генерация гребенок не наблюдалась, что связано с ограниченной добротностью резонатора. Сформулированы количественные требования к микрорезонаторам для генерации широкополосных керровских гребeнок (FSR > 100 ГГц, ширина линии < 1 ГГц), включая требование добротности ≥10⁶ (оптимально ~10⁷). (ii) Воздействие лазерного излучения на клеточные структуры. На линиях меланомы человека A875, меланомы мыши B16F10 и нормальной линии клеток яичника китайского хомячка CHO-K1 установлено, что непрерывное облучение 1265 нм в дозе 562,5 Дж/см² (30 мин) при температуре среды ≤37 °C вызывает деградацию и апоптотическую гибель опухолевых клеток через 24 часа при сохранении жизнеспособности CHO-K1; анализ образования колоний клеток подтвердил снижение числа колоний у A875 и B16F10 при отсутствии изменений у CHO-K1. Предложен механизм формирования эффекта «свидетеля»: в культуре B16-F10 показано снижение жизнеспособности необлучeнных клеток через 24 часа на фоне повышения активности супероксиддисмутазы и глутатион-S-трансферазы; в клетках CHO-K1 статистически значимой гибели не выявлено. В 3D-моделях (сфероидах) A875, HCT116 и HFS при мощности 75 мВт установлено ингибирование роста сфероидов из раковых клеток и снижение их жизнеспособности; для сфероидов нормальных фибробластов при 1265 нм отмечена активация антиоксидантной защиты при стабильном уровне малонового диальдегида. (iii) Узкополосные РОС-лазеры и самозахват частоты. Реализована конфигурация двухчастотного РОС-лазера с привязкой частот к соседним модам микрорезонатора Si₃N₄ (FSR = 0.98 нм); самозахват частоты на встречном релеевском рассеянии и термоконтроль обеспечили стабильность разности частот в 2 каналах. Отработаны технологии оптического сопряжения микрорезонаторов с волоконными выходами РОС-лазера (включая полировку под углом и сварку стандартных РМ-волокон с волокном UHNA с потерями 0.15–0.23 дБ). Совместно с партнерами проекта в компактной интегральной сборке РОС-лазера с микрорезонатором продемонстрирован устойчивый режим захвата частоты с параметрами: лоренцевская ширина линии <50 Гц, гауссовская ~2 кГц, дрейф ~0.5 МГц/мин. Выполнено сравнение эффективности самозахвата частоты РОС-лазеров от 3 разных производителей в конфигурации с высокодобротным волоконным резонатором, показана пригодность конфигурации для стабилизации нейросетью (LSTM, MAE ~0.01). Продемонстрированы прикладные возможности узкополосных источников, включая генерацию микроволновых сигналов 10 МГц–40 ГГц и применение в распределeнных сенсорных системах; собран полностью волоконный бриллюэновский спектроанализатор на двух суб-кГц лазерах. (iv) Солитонные PM-волоконные лазеры с ГСМ. Реализована численная модель РМ-волоконного солитонного лазера с насыщающимся поглотителем (НП). Ключевой особенностью модели является учет эффектов насыщения и релаксации усиления (НРУ), которые лежат в основе наиболее общего межсолитонного взаимодействия. Моделирование показало, что результат НРУ-взаимодействия (притяжение или отталкивание импульсов определяется положением НП: при его размещении вблизи активного волокна возникает межимпульсное притяжение, тогда как его оптимальное расположение в середине пассивного волокна приводит к максимальному отталкиванию и формированию устойчивого ГСМ. Экспериментально реализованы режимы ГСМ в эрбиевых PM-лазерах с SESAM и NALM/NOLM; экспериментально подтверждена критическая оптимального позиционирования элементов резонатора для устойчивости ГСМ. В конфигурации PM-лазера на SESAM со встроенным фильтром продемонстрирована перестройка генерации в диапазоне 1535–1585 нм при сохранении ГСМ, при этом максимальная частота следования импульсов достигает ~7.35 ГГц. По итогам этапа опубликовано 16 статей, 6 из которых в журналах Q1.

Публикации

1. Рибенек В.А., Итрин П.А., Коробко Д.А., Явтушенко И.О., Миронов П.П., Фотиади А.А. Extending pulse repetition rate up to 12 GHz in soliton fiber lasers via double harmonic mode-locking Proceedings of SPIE, Volume 13524, 135240G (2025) (год публикации - 2025)
10.1117/12.3058232

2. Рибенек В.А., Коробко Д.А., Столяров Д.А., Итрин П.А., Тертышникова Г.В., Фотиади А.А. Harmonic mode-locking in All-PM Er-doped fiber laser NALM configuration Optical Fiber Technology, Volume 95, 104392 (год публикации - 2025)
https://doi.org/10.1016/j.yofte.2025.104392

3. Коробко Д.А., Трегубов А.В., Качалкин Д.А., Явтушенко И.О., Абанин А.И., Фотиади А.А. Two-Wave Mixing in a Bidirectional Rare-Earth Doped Fiber Amplifier 2025 International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech), IEEE , с. 424–427 (год публикации - 2025)
https://ieeexplore.ieee.org/document/11252138

4. Туров А.Т.; Константинов, Ю.А.; Тотьмина Э.Е.; Вотинова А.Г.; Масич, Г.Ф.; Коробко Д.А.; Фотиади, А.А. Registration of Sounds Emitted by the Madagascar Hissing Cockroach Using a Distributed Acoustic Sensor Sensors, Sensors‒ 2025. ‒ T. 25, № 7 (год публикации - 2025)
10.3390/s25072101

5. Мефтахутдинов Р.М., Сибатов Р.Т. RhombohedralandhexagonalphasesofJanus-typeXMSiN2 (X=S, Se, Te, M=Mo, W) monolayers: Computational study Computational Condensed Matter, Computational Condensed Matter 41 (2024), e00972 (год публикации - 2024)
10.1016/j.cocom.2024.e00972

6. Фотиади А.А., Коробко Д.А., Паняев И.С. Волоконные лазеры с низким уровнем шума и их потенциальные применения МИЭТ, Москва, Аморфные и микрокристаллические полупроводники (AMS14). Материалы XIV Международной конференции В двух частях (Санкт-Петербург, 30 июня – 3 июля 2025 г.), часть 2 , стр.83 (год публикации - 2025)

7. Паняев И.С., Итрин Р.А., Рибенек В.А., Коробко Д.А., Фотиади А.А. Narrow-band fiber lasers for microwave photonics and sensing Казанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского – обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки “Федеральный исследовательский центр “Казанский научный центр Российской академии наук”, 2025, ABSTRACTS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE “ADVANCED LASER TECHNOLOGIES” KAZAN, SEPTEMBER 22–26, 2025 , p.138 (год публикации - 2025)

8. И.С. Паняев, П.А. Итрин, В.А. Рибенек, Д.А. Коробко, А.А. Фотиади Волоконные лазеры на основе эффектов захвата частоты ХОЛОЭКСПО 2025 : XXII Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям (Уфа, 8–12 сентября 2025 года), ХОЛОЭКСПО 2025 : XXII Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям (Уфа, 8–12 сентября 2025 года), стр. 123 (год публикации - 2025)

9. В. А. Рибенек, П. А. Итрин, Д. А. Коробко, А. А. Фотиади Double harmonic mode-locking in soliton fiber lasers IX International Conference on Ultrafast Optical Science «UltrafastLight-2025», Moscow, 2025, IX International Conference on Ultrafast Optical Science «UltrafastLight-2025», Moscow, 2025, стр. 77-78 (год публикации - 2025)

10. Судин А.В., Волков И.А., Ушаков С. Н. , Нищев К.Н., Миронов П.П., Абанин А.И., Коробко Д.А., Фотиади А.А. Stabilizing high-order harmonic mode-locking in Er/Yb-doped fiber lasers with sub-MHz fundamental frequency through optoacoustic resonance Proceedings of SPIE, Volume 13524, 135240H (2025) (год публикации - 2025)
10.1117/12.3058252

11. Туров, А.А., Фотиади, А.А., Коробко Д.А., Паняев, И. А. Белокуров, М., Барков, Ф. Константинов, Ю. Камбур, Д., Сахабутдинов, А., Каид, М. A Review of Multiparameter Fiber-Optic Distributed Sensing Techniques for Simultaneous Measurement of Temperature, Strain, and Environmental Effects Sensors, Vol. 25, №23, 7225 (год публикации - 2025)
10.3390/s25237225

12. И.С. Паняев, П.А. Итрин, Д.А. Коробко, В.И. Скрипачев, А.А. Фотиади Развитие средств бриллюэновской волоконной оптики для тестирования халькогенидных материалов Аморфные и микрокристаллические полупроводники (AMS14). Материалы XIV Международной конференции. Сборник трудов. , Аморфные и микрокристаллические полупроводники (AMS14). Материалы XIV Международной конференции В двух частях (Санкт-Петербург, 30 июня – 3 июля 2025 г.), часть 2 , стр.20 (год публикации - 2025)

13. Вергулес, А.И., Жигунов, Д.М., Земцов, Д.С., Смирнов, А.С., Земцова, А.К., Гарбузов, К.Н., Косолобов, С.С., Драчев, В.П., Коробко, Д.А., Фотиади, А.А., Иванов, А.В., Ладугин, М.А., Дудин, А.С., Лазаренко, П.И., Ковалюк, В.В., Кицюк, Е.П., Светухин, В.В. ИСТОЧНИК УЗКОПОЛОСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ РОС-ЛАЗЕРА И ИНТЕГРАЛЬНОГО КРЕМНИЕВОГО КОЛЬЦЕВОГО РЕЗОНАТОРА Наноиндустрия, Том 18, № 6 (2025), стр. 356-365 (год публикации - 2025)
https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.356.365

14. Хохлова А.В., Саенко Ю.А., Соколовский С., Гильмультдинова А., Столяров Д.А., Рафаилов Э., Рибенек В.А., Коробко Д.А., Фотиади А.А. Bystander-Like Effect Triggered by 1265 nm Continuous-Wave Laser Radiation in Normal and Cancer Cell Cultures 2025 International Conference on Electrical Engineering and Photonics, EExPolytech, IEEE , C. 431–433 (год публикации - 2025)
10.1109/EExPolytech66949.2025.11252307

15. Коробко Д.А., Рибенек В.А., Итрин П.А., Тертышникова Г.В., Фотиади А.А. Typical Spectral Features of Multi-Soliton Complexes in Fiber Laser 2025 International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech), IEEE, C. 391–394 (год публикации - 2025)
10.1109/EExPolytech66949.2025.11251919

16. Тимкаева Д.А., Морозова Е.В., Мефтахутдинов Р.М., Сибатов Р.Т. The effect of substitutional and interstitial defects (C, B, O, H) on the electronic structure and optical absorption of a MoS2 /h-BN van der Waals heterostructure Elsevier, Volume 261, January 2026, 114294 (год публикации - 2025)
10.1016/j.commatsci.2025.114294

17. Зверев А., Камынин В., Коробко Д., Филатова С., Цветков В., Галаган Б., Сверчков С., Денкер Б., Вельмискин В., Гладуш Ю., Красников Д., Насибулин А., Белкин М. Er/Yb-doped fiber laser with a repetition rate of ultrashort pulses of 484 MHz Optics Express, Optica, Vol. 33, Issue 11, pp. 23334-23341 (2025) (год публикации - 2025)
10.1364/OE.561404

18. Коробко Д.А., Рибенек В.А., Тертышникова Г.В., Фотиади А.А. Cavity Optimization of SESAM-Based PM Fiber Soliton Laser Journal of Lightwave Technology, 2025. -T. 43, № 16. ‒ C. 7890–7896. (год публикации - 2025)
10.1109/JLT.2025.3575852

19. Итрин П.А. , Рибенек В.А., Шаман Ю.П., Сыса А.В., Коробко Д.А., Васин С.В., Фотиади А.А. НАСЫЩАЮЩИЙСЯ ПОГЛОТИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННОГО ОТВЕТВИТЕЛЯ С ПОКРЫТИЕМ ИЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК Автометрия, выпуск 1, страницы: 32-40, 2025 (год публикации - 2025)
10.15372/AUT20250104

20. Паняев, И.С., Итрин, П.А., Коробко, Д.А., Прибылов, М.В., Качалкин, Д.П., Абанин, А.И., Фотиади, А.А. Ultra-narrow linewidth laser stabilization for fiber sensor applications using a polarization-maintaining fiber ring cavity Proceedings of SPIE, Volume 13527; 1352715 (год публикации - 2025)
10.1117/12.3058246

21. Рибенек В.А., Коробко Д.А., Тертышникова Г.В., Фотиади А.А Повышение порога многоимпульсной генерации в солитонном лазере на основе PM волокон Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике, ТЕХНОСФЕРА, Москва 2025., Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике, 399-401, ТЕХНОСФЕРА, Москва 2025. (год публикации - 2025)
10.22184/9785948367361.399.401

22. Рибенек В.А., Коробко Д.А., Тертышникова Г.В., Фотиади А.А Оптимизация положения SESAM в кольцевом солитонном лазере на основе PM волокон НЕЛИНЕЙНАЯ И МИКРОВОЛНОВАЯ ФОТОНИКА, Материалы международной школы молодых ученых, 6-9 октября 2025 года, Пермь 2025., НЕЛИНЕЙНАЯ И МИКРОВОЛНОВАЯ ФОТОНИКА, Материалы международной школы молодых ученых, 6-9 октября 2025 года, Пермь 2025, 17-18. (год публикации - 2025)
10.31868/NMP.2025.17-18

23. Итрин П.А., Паняев И.С., Коробко Д.А., Беднякова А.Е., Фотиади А.А. Термостабилизация высококогерентных лазерных источников Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике, ТЕХНОСФЕРА, Москва 2025., Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике, 198-200, ТЕХНОСФЕРА, Москва 2025. (год публикации - 2025)
10.22184/9785948367361.198.200

24. Паняев И.С., Итрин П.А., Коробко Д. А., Фотиади А. А., Драчев В.П., Иванов А.В., Ладугин М.А., Лазаренко П.И., Ковалюк В.В., Абанин А.И., Кицюк Е.П., Светухин В.В. Сравнение эффективности самозахвата частоты высокодобротного кольцевого резонатора полупроводниковыми лазерами с распределенной обратной связью от разных производителей Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике, ТЕХНОСФЕРА, Москва 2025., Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике, 142-145, ТЕХНОСФЕРА, Москва 2025. (год публикации - 2025)
DOI: https://doi.org/10.22184/9785948367361.142.145

25. Рибенек В.А., Коробко Д.А., Итрин П.А., Фотиади А.А. Оптомеханические режимы в волоконных лазерах с гармонической сихронизацией мод Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике, ТЕХНОСФЕРА, Москва 2025., Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике, 402-405, ТЕХНОСФЕРА, Москва 2025. (год публикации - 2025)
10.22184/9785948367361.402.404

26. Коробко Д. А., Рибенек В. А., Итрин П. А., Тертышникова Г. В., Фотиади А. А. Control of Soliton Interactions in All-PMF Laser via Saturable Absorber Positioning and Time-Dependent Gain Effects Journal of Lightwave Technology, Journal of Lightwave Technology‒ 2025. ‒ T. 43, № 23. ‒ C. 10667–10676 (год публикации - 2025)
10.1109/JLT.2025.3613843

27. Гемузов А. С., Итрин П.А., Паняев И.С., Беднякова А.Е., Редюк.А. А., Коробко Д.А., Фотиади А.А., Федорук М.П. Применение методов машинного обучения для стабилизации одночастотных волоконных лазеров Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике, ТЕХНОСФЕРА, Москва 2025., Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике, 367-369, ТЕХНОСФЕРА, Москва 2025. (год публикации - 2025)
10.22184/9785948367361.367.369

28. М. В. Прибылов, Д. А. Коробко, В. А. Рибенек, П. А. Итрин, А. А. Фотиади Применение последовательно соединенных одномодового и многомодового волокон в качестве насыщающегося поглотителя в кольцевом волоконном лазере НЕЛИНЕЙНАЯ И МИКРОВОЛНОВАЯ ФОТОНИКА, Материалы международной школы молодых ученых, 6-9 октября 2025 года, Пермь 2025, НЕЛИНЕЙНАЯ И МИКРОВОЛНОВАЯ ФОТОНИКА, Материалы международной школы молодых ученых, 6-9 октября 2025 года, Пермь 2025, 13-14. (год публикации - 2025)
DOI: 10.31868/NMP.2025.13-14