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 24-29-00704

НазваниеРазработка и исследование висмутсодержащих световедущих структур с различным профилем легирования

Руководитель Умников Андрей Александрович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г.Девятых Российской академии наук , Нижегородская обл

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-302 - Корпускулярные, плазменные и лучевые источники для исследований и практики

Ключевые слова волоконный световод; волоконный лазер; волоконный усилитель; MCVD метод; висмут

Код ГРНТИ47.35.41

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Разработанные к настоящему времени волоконные лазеры на основе кварцевых световодов, легированных ионами редкоземельных элементов (РЗЭ), таких как Yb3+, Er3+, Nd3+, Tm3+, генерируют излучение только в определенных (и достаточно узких) спектральных областях. Использование световодов с двойной отражающей оболочкой привело к существенному прогрессу в области создания мощных волоконных лазеров, где накачка осуществляется во внутреннюю оболочку многомодовыми лазерными диодами. Однако развитие этого направления волоконной оптики, связано не только с увеличением выходной мощности лазеров, но и с освоением новых спектральных областей. Поэтому исследование новых оптических материалов и активных добавок является актуальной задачей. В настоящее время активно ведутся разработки висмутовых волоконных лазеров и усилителей, которые перспективны для получения лазерной генерации и усиления в широком диапазоне длин волн ~1.1-1.8 мкм. Цель проекта заключается в изготовлении и исследовании параметров висмутовых световодов со сложным профилем легирования, что обеспечивает новое направление в области создания волоконных лазеров и усилителей, работающих в недоступных для световодов с добавкой РЗЭ спектральных диапазонах. Для масштабирования мощности волоконных лазеров на практике широко используются активные световоды с увеличенным диаметром поля моды LMA (Large Mode Area). Для реализации подобных устройств часто используются световоды специального типа - со сложным профилем показателя преломления, где параметры световедущей структуры формируются путем осаждения пьедестала из стекла, согласованного по своему составу или физико-химическим свойствам с составом стекла сердцевины. При реализации подобных световодов, легированных "традиционными" РЗЭ, пьедестал обычно осаждается как пассивное стекло и не несет функции, отличной от вспомогательной световедущей. Однако в случае висмутовых световодов дополнительное легирование пьедестала активной добавкой может быть полезным с точки зрения повышения уровня активного поглощения, поскольку концентрация висмута в стекле сердцевины обычно весьма мала (менее 0.1 вес. %; из-за того, что с ростом концентрации висмута наблюдается резкий рост непросветляемых потерь). Длительный процесс захлопывания преформы в технологии MCVD способствует значительному испарению висмута из центральной части сердцевины, что также не лучшим образом сказывается на распределении активной добавки по сечению. Сильная зависимость люминесценции висмута от состава стекла и, соответственно, формирование различных висмутовых активных центров (ВАЦ) позволяет реализовать возможность перераспределения активных форм висмута (с различными спектрально-люминесцентными свойствами) в зависимости от световедущей структуры и ее компонентного состава. Как пример, можно упомянуть, что в уже реализованных (для "O" + "E" диапазонов) висмутовых усилителях на основе фосфоросиликатного стекла накачка различных ВАЦ осуществляется в одном световоде со ступенчатым профилем показателя преломления, что не оптимально, поскольку различные типы ВАЦ имеют разные характеристики и их сложно контролировать одновременно в световодной структуре, сформированной на основе одного состава матрицы стекла. Научная новизна проекта заключается, прежде всего, в том, что световедущая структура со сложным профилем легирования позволяет физически разделить различные типы ВАЦ в одном световоде, например, когда пьедестал и центральная часть варьируются не только по концентрации висмута, но и по составу стекла. Кроме того, изменением профиля легирования активной добавки можно обеспечить лучший интеграл перекрытия именно нужной моды (Confined Doping). Поэтому в данной работе основное внимание уделяется оригинальной идее реализовать на практике световедущую структуру со сложным профилем легирования из германосиликатного и/или фосфоросиликатного стекла с добавкой висмута. Это должно обеспечить основу для разработки нового типа лазеров и усилителей в ближнем ИК-диапазоне.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---