Фундаментальные исследования, направленные на разработку, характеризацию и поиск приложений терагерцовых волокон и волноводов

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 25-79-10280

НазваниеФундаментальные исследования, направленные на разработку, характеризацию и поиск приложений терагерцовых волокон и волноводов

Руководитель Катыба Глеб Михайлович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук , Московская обл

Конкурс №111 - Конкурс 2025 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-605 - Комплексирование и обработка информации в технических системах

Ключевые слова Терагерцовые (ТГц) технологии; ТГц волоконная оптика; волноводная передача электромагнитного излучения; связь 6G; ТГц эндоскопия; ТГц дистанционное зондирование и воздействие; ТГц визуализация.

Код ГРНТИ29.03.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В настоящее время ТГц технологии активно развиваются, открывая множество применений в различных отраслях науки и техники. Однако их внедрение в различные практические сферы затруднено отсутствием эффективных элементов ТГц волоконной/волноводной оптики и устройств на их основе (в отличии волоконной оптики видимого и ближнего инфракрасного (ИК) диапазонов). Развитие ТГц волоконной оптики сталкивается с рядом проблем: чрезмерные потери при передаче и утечка сигнала, высокая дисперсия, большие размеры поперечного сечения, и, зачастую, трудности и низкая экономическая эффективность получения. Одним из перспективных подходов к созданию ТГц волноводов является использование ТГц кристаллических материалов с высоким показателем преломления и малыми потерями излучения на распространение. В предыдущих работах руководителя проекта Катыбы Г. М. разрабатывались волноводы на основе профилированных кристаллов сапфира, полученных по методу Степанова. Низкие потери в ТГц диапазоне, химическая инертность и биосовместимость сапфира позволяют использовать эти жесткие ТГц волноводы для эндоскопии биологических тканей и измерений в агрессивных внешних условиях. Альтернативным подходом является создание ТГц гибких волокон или жестких волноводов со ступенчатым профилем показателя преломления. Для достижения близкой к нулю дисперсии импульсов (которая необходима в системах связи 6G) нужно обеспечить малый диэлектрический контраст между сердцевиной и оболочкой волокна. Хотя ранее и предпринимались попытки создать такие волокна, модовая дисперсия в них была велика: исследовались либо волокна без оболочки, либо волокна со значительной разницей между показателем преломления оболочки и сердцевины. Волокна с близкими значениями показателя преломления сердцевины и оболочки являются значительно более редкими. В данном проекте РНФ под руководством Катыбы Г.М. будут проведены исследования, направленные на создание элементов ТГц волоконной/волноводной оптики, причем внимание будет уделено сразу трём перспективным технологиям. Во-первых, будут разрабатываться жесткие эндоскопы на основе профилированных кристаллов сапфира для ТГц эндоскопии труднодоступных объектов на частотах порядка 0,5-1,0 ТГц. Во-вторых, будут изучены ТГц гибкие волокна с поперечными размерами 2-3 мм со ступенчатым профилем показателя преломления на основе полимерных матриц, легированных наночастицами с высоким показателем преломления. Таким образом, можно будет менять эффективный показатель преломления в материале, и минимизировать диэлектрический контраст между оболочкой и сердцевиной. Такие волокна будут использоваться для передачи излучения в диапазоне 0,1–0,3 ТГц на расстояние нескольких метров. В-третьих, будут разработаны ТГц прямоугольные волноводы на основе полых наночастиц SiO2, уложенных в регулярную решетку. Управление оптическими свойствами сердцевины будет осуществляться путём изменения морфологии наночастиц (от чего будет зависеть пористость и показатель преломления материала сердцевины). Такие волноводы будут изготовлены и исследованы впервые, и предназначены для передачи излучения в диапазоне 0,1–0,3 ТГц в бездисперсионном режиме. В перспективе они могут найти своё применение при разработке элементов и устройств ТГц схем интегральной фотоники. Разрабатываемые в проекте технологии и устройства ТГц волоконной оптики позволят решить несколько ключевых проблем ТГц технологий. Во-первых, они сделают возможными ТГц эндоскопические измерения на расстояниях в десятки сантиметров. Во-вторых, они сделают возможной гибкую оптоволоконную передачу ТГц излучения на расстояния в несколько метров, что найдет применение при разработке ТГц систем связи. Наконец, станет возможным проектирование маломасштабных схем интегральной фотоники нового типа для ТГц диапазона на основе разработанных прямоугольных волноводов, что будет способствовать развитию ТГц микроэлектроники, найдет свое применение в разработке ТГц портативных приборов, ТГц систем связи и в других приложениях.

Ожидаемые результаты
Рассмотрим три направления исследований данного проекта РНФ, соответствующие решению различных задач ТГц технологий и оптотехники. НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ I – Жесткие сапфировые волноводы на основе профилированных кристаллов сапфира, полученных по методу EFG/Степанова. Для решения проблемы волноводной передачи ТГц излучения на расстояния в десятки сантиметров (слайды 11, 15 графического приложения) научной группой в ИФТТ РАН впервые рассматривались профилированные кристаллы сапфира, полученные по методу Степанова/EFG, в качестве перспективного материала ТГц волоконной/волноводной оптики [1]. Сапфир (монокристаллическая фаза α-Al2O3) оптически прозрачен в широкой области электромагнитного спектра, включающей видимый, ИК (частично) и ТГц диапазоны, имеет высокий ТГц показатель преломления (>3), механическую прочность и радиационную стойкость, а также характеризуется химической инертностью и биосовместимостью. Метод EFG позволяет получать кристаллы сапфира оптического качества со сложной геометрией поперечного сечения и длиной в десятки сантиметров непосредственно из расплава Al2O3 без дорогостоящей механической обработки (слайды 25-26 графического приложения) [2]. Научной группой уже использовались профилированные сапфиры для создания полых микроструктурированных антирезонансных и фотонно-кристаллических волноводов длиной в десятки сантиметров (слайды 11–13 графического приложения) [3–6], а также гибких одиночных оптических волокон и волоконных жгутов для сверхразрешающей ТГц визуализации (слайды 14, 30 графического приложения) [7–10]. Оригинальные и не имеющие аналогов в России ростовые установки находятся в ИФТТ РАН в Лаборатории Профилированных Кристаллов. Несмотря на эти пилотные демонстрации различных физических механизмов передачи ТГц излучения в профилированных сапфирах, полученных по методу EFG, по-прежнему требуются значительные исследовательские и инженерные усилия для разработки сапфировых ТГц эндоскопов (как для точечного зондирования и воздействия, так и для визуализации), которые необходимы в активно развивающихся ТГц технологиях [1,11,12]. Действительно, отсутствие эффективных волноводов и волокон для ТГц эндоскопии, а также отсутствие методов решения обратных задач ТГц эндоскопии (т.е. оценки ТГц диэлектрических (оптических) свойств труднодоступных объектов) препятствуют дальнейшему внедрению ТГц технологий в различные прикладные сферы, включая медицинскую диагностику и терапию [13–16], неразрушающую дефектоскопию [17,18], промышленный контроль качества [19,20] и т.д. Отметим, что использование ТГц излучения при решении задач эндоскопии биотканей и диагностики патологий связано с рядом характерных особенностей. С одной стороны, длина волны ТГц излучения сравнительно велика (λTHz ≈3000…50 μm), и для того, чтобы достичь высокого пространственного разрешения (~ λ) необходимо увеличить частоту используемого излучения [21]. С другой стороны, ТГц излучение сильно взаимодействует с водой (из-за наличия водородных связей [22]), что является основой для дифференциации биотканей в нормальном состоянии и при наличии патологии [13–16], за счет различного содержания и состояния воды в таких тканях. Для описания диэлектрического отклика воды часто используется двойная релаксационная модель Дебая [23], в которой представлена сумма «медленной» (время релаксации порядка τ_1≈ 2∙〖10〗^(-11) c) и «быстрой» (τ_2≈2∙〖10〗^(-13) c) релаксационных мод. Таким образом, наиболее сильное изменение диэлектрических/оптических свойств воды наблюдается на частотах порядка 100-300 ГГц [23], что позволяет проводить эндоскопию биотканей с большой чувствительностью (отметим, что на высоких частотах ν≥1 ТГц поглощение и рассеяние излучения на неоднородностях образцов сильно возрастают, что существенно усложняет проведение измерений). При выборе частотного диапазона для характеризации биотканей необходимо учитывать вышеописанные ограничения (как сверху, так и снизу). В этой связи, частотный диапазон ν=0.5…1.0 ТГц, оказывается оптимален, и возникает задача доставки излучения этих частот к объекту исследования. Для решения отмеченной (ключевой для ТГц технологий) проблемы, в проекте РНФ научная группа планирует использовать полученные методом EFG профилированные кристаллы сапфира в качестве основных элементов ТГц эндоскопических систем с низкими дисперсией (~0,01 пс/(нм•км)) и потерями на распространение (~10 дБ/м), предназначенных для зондирования труднодоступных объектов (в том числе – биотканей) на расстояниях в десятки сантиметров (слайд 15 графического приложения). Они будут разработаны, изготовлены и адаптированы для работы в составе лабораторных ТГц спектрометров и изображающих систем (слайды 27–30 графического приложения). Разработанные ТГц эндоскопические системы и методы значительно приблизят ТГц технологии к ряду практических применений [12,17–18], включая социально значимые приложения в медицинской диагностике [13– 16,26,27]. НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ II – Гибкие волокна, изготовленные по методу полимерной экструзии, на основе полимеров, легированных наночастицами с высоким показателем преломления. Волокна со ступенчатым показателем преломления впервые были предложены в 50-х годах в работе [28], где было показано, что при наличии оболочки с низким показателем преломления волокна характеризуются более высоким пропусканием в видимом свете. Такие волокна легли в основу современных систем связи с крайне высокой пропускной способностью и отлично зарекомендовали себя для передачи ИК и видимого излучения [29]. Для ТГц диапазона создание подобных устройств гибкой передачи излучения позволит существенно улучшить развитие внутренних и наружных 6G систем связи (существующие прототипы предполагают работу на частотах, не превышающих 0.3 ТГц [30-32]), однако до настоящего момента ряд сложностей остаются нерешенными. Аналогично волоконной оптике видимого и ближнего ИК диапазонов прорыв в ТГц волоконной оптике требует создания инновационных оптически прозрачных ТГц материалов, а также методов получения из них ТГц волокон со ступенчатым показателем преломления. Ранее в подобных ТГц диэлектрических волокнах, оболочка либо не использовалась вовсе [33-35], либо изготавливались волокна с градиентной пористой структурой и низким эффективным показателем преломления [36,37], что приводит к слабой локализации излучения в волокне. А значительная разница между эффективным показателем преломления оболочки и сердцевины приводит к большой дисперсии. Кроме того, для волокон с низким показателем преломления необходимо разрабатывать сложные решения из внешней упаковки, ограничивающей эванесцентное поле волокна [38,39]. Научная группа располагает образцами гибких полимерных волокон, состоящих из двух полимерных материалов с низкими потерями на распространение. В полимер добавлены наночастицы с высоким показателем преломления в ТГц диапазоне (TiO2, n≈10), что позволит оптимизировать показатель преломления сердцевины и/или оболочки в целях обеспечить низкий диэлектрический контраст и улучшить локализацию моды в волокне. Волокна были изготовлены при помощи метода полимерной экструзии (изготовитель – научная группа из Чэнду, Китай, под руководством проф. Qiwu Shi). Фотография волокна показана на слайде 17 графического приложения. Таким образом, предлагаемые волокна будут соответствовать или даже превосходить мировой уровень, обеспечивать бездисперсионную передачу ТГц импульсов с высокой эффективностью на расстоянии до нескольких метров. В рамках настоящего проекта РНФ будет проведена характеризация имеющихся ТГц волокон, в том числе визуализирована мода в сечении волокна, измерены потери на распространение и потери на изгиб и продемонстрированы стабильные оптические свойства на длинах в нескольких метров при помощи ТГц импульсной спектроскопии и спектроскопии на основе ламп обратной волны (ЛОВ-спектроскопии) [21,24]. Ожидается, что гибкие ТГц волокна диаметром ≤3 мм смогут работать с максимальной эффективностью в диапазоне 0,1–0,3 ТГц с потерями на распространение ≤2 дБ/м. Результаты этих исследований позволят заложить теоретическую и экспериментальную базу для разработки ТГц волокон нового поколения для связи 6G с упором на связь малого радиуса действия, между пользователями и серверами внутри помещений [30,31,37,40]. НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ III –ТГц волноводы на основе упорядоченных опалоподобных структур (опалов) из полых наночастиц SiO2 Перечень разнообразных материалов, пригодных для использования в ТГц волоконной оптике сравнительно невелик [1] (по сравнению с видимым и инфракрасным диапазонами), что накладывает значительные ограничения на разработки инженеров и конструкторов, занимающихся ТГц волноводными/волоконными системами. Чтобы несколько расширить число ТГц оптических материалов, в работах [41-43] руководителя проекта в качестве оптического материала для ТГц оптики были рассмотрены искусственные опалы (см. слайды 19-20 графического приложения). Отжигая полученный оптический элемент в диапазоне температур 200–1500 °C, можно управлять его пористостью в широких пределах и, таким образом, достигать желаемого эффективного показателя преломления ТГц в диапазоне n=1,6–1,95, а также низкого поглощения ТГц-волн. Тем не менее, такой материал до сих пор не рассматривался как перспективный для создания на его основе ТГц волноводов и в перспективе – элементов интегральной ТГц-оптики. Именно поэтому в настоящем проекте мы планируем всесторонне проанализировать применимость такого материала и соответствующую стратегию его изготовления для производства ТГц волноводов со ступенчатым показателем преломления. Для этого мы рассмотрим оболочечные (полые) наночастицы SiO2 [44-46]. Ранее членами научного коллектива была показана возможность синтезирования таких наночастиц темплатным методом с использованием предварительно синтезированных частиц-темплантов полиметилметакрилата (PMMA). Для опалов (наночастицы уложены в решетку с минимальным числом дефектов) и опалоподобных структур (наночастицы частично разупорядочены) на основе полых частиц будет характерна существенная зависимость пористости (и, соответственно, оптических свойств) от морфологии частицы (толщины стенки и её диаметра, см. слайды 21-22 графического приложения). Немаловажным является тот факт, что опалы на основе сильно отожженных (температура отжига t ≈ 800-900 °С) объёмных и полых частиц SiO2 слабо адсорбируют воду из атмосферы [43,44], таким образом, их ТГц оптические свойства будут слабо зависеть от окружающих внешних условий. В рамках данного направления исследований будут определены ТГц оптические свойства опалов (опалоподобных структур) различной конфигурации и изготовлены прямоугольные (или планарные) волноводы на их основе. Используя один из распространенных ТГц оптических полимеров в качестве шаблона (с предварительно механически сформированными канавками и каналами) для формирования внешней оболочки волновода, мы затем сможем заполнить эти канавки и каналы наночастицами, высушить полученную структуру (или даже отжечь ее, если необходимо) и инкапсулировать ее тем же полимером (т. е. покрыть сверху). Диаметр и толщина стенки полых наночастиц SiO2 (и, соответственно, эффективная пористость) будут подобраны так, чтобы эффективный показатель преломления сердцевины немного превышал показатель преломления полимерной оболочки, а потери ТГц излучения были низкими [41,57]. Это позволит реализовать передачу излучения по такому волноводу с использованием эффекта полного внутреннего отражения. Как было отмечено выше, частоты ~ 0,1-0,3 ТГц являются основными для работы систем ТГц связи, и разработанные волноводы будут демонстрировать оптимальную передачу ТГц излучения в данном диапазоне. Полученные результаты позволят оценить перспективу создания интегрированных ТГц оптических устройств на основе предлагаемых волноводных структур (элементы ТГц интегральных оптических схем: мультиплексоры, модуляторы, разделители/соединители пучка и другие элементы, см. слайд 23 графического приложения), что необходимо для создания новых портативных ТГц приборов и разработки устройств ТГц микроэлектроники [56]. Перечислим важнейшие научно-технические результаты, которые планируется получить в результате выполнения данного проекта: I. Новые конструкции и пилотные образцы антирезонансных сапфировых ТГц волноводов. Методы вычислительной электродинамики, направленные на численное решение уравнений Максвелла в задачах электродинамики, оптики, волоконных и волноводных приложений, будут использоваться для разработки ТГц волноводов и эндоскопических систем [3–10] (подробнее также см. пункт «Соответствие профессионального уровня членов научного коллектива задачам проекта» а также пункт 4.8). При разработке упор будет делаться на уменьшение внешнего диаметра волновода, минимизацию дисперсии и потерь на распространение ТГц излучения в волноводе на частотах 0,5-1,0 ТГц. В моделировании будут учитываться технологические ограничения метода EFG. Метод EFG будет применен для получения профилированных кристаллов сапфира со сложной геометрией сечения и длиной до нескольких десятков см непосредственно из расплава Al2O3, с последующей минимальной механической обработкой. Они будут покрыты одной или несколькими тонкими (~λ) антирезонансными и защитными полимерными (или металлическими) оболочками, причем точность соблюдения геометрических размеров будет не хуже, чем λ/10. II. Адаптация методов осаждения коллоидной суспензии наночастиц SiO2 в упорядоченную решетку для случая полых наночастиц SiO2 различной морфологии, изготовление серии образцов для последующих исследований. Оригинальные методы осаждения коллоидной суспензии объёмных наночастиц SiO2 в упорядоченную гранецентрированную решетку [41,42] будут адаптированы для случая полых наночастиц SiO2 различной морфологии [44-46]. Будет изготовлена серия образцов опалов из полых наночастиц SiO2 различного диаметра и/или толщины стенки с заранее рассчитанными модельными оптическими характеристиками при помощи приближения эффективной среды [41]. Структура полученных образцов будет исследована методами сканирующей электронной микроскопии, а пористость – методом гидростатического взвешивания. В дальнейшем эти образцы будут использоваться для экспериментальных спектроскопических исследований. III. Определение ТГц оптических характеристик (эффективного показателя преломления и коэффициента поглощения) образцов пористых опалов различной конфигурации в зависимости от морфологии наночастиц. Используя имеющиеся оригинальные ТГц импульсные спектрометры и ЛОВ-спектрометры нами будет проведена систематическая характеризация опалов, на основе которых предполагается изготовление прямоугольных ТГц волноводов. Для этого будут проведены спектроскопические измерения пропускания в ТГц спектральных диапазонах подготовленных плоскопараллельных образцов, состоящих из полых наночастиц различной морфологии (с различным диаметром или/и толщиной стенки), уложенных в гранецентрированную решетку. В результате будет проведена оценка ТГц оптических свойств исследуемого оптического материала (эффективного показателя преломления и коэффициента поглощения), определена взаимосвязь между пористостью образцов и их оптическими характеристиками. Экспериментальные результаты будет сравниваться с модельными аппроксимациями, полученными в рамках теории эффективной среды [38,44]. IV. Новые конструкции и пилотные образцы прямоугольных ТГц волноводов на основе наночастиц SiO2. Вышеупомянутые методы численного моделирования будут использоваться для разработки и оптимизации конструкции прямоугольных ТГц волноводов на основе полых наночастиц SiO2, используя ранее полученную информацию об оптических свойствах таких опалов. При разработке упор будет делаться на уменьшение диэлектрического контраста волновода, минимизацию дисперсии и потерь на распространение ТГц излучения в волноводе на частоте 0,1-0,3 ТГц, в то время как размер волновода должен будет обеспечить эффективную локализацию ТГц излучения в его сердцевине. V. Результаты экспериментальных исследований волоконно-оптических характеристик разработанных сапфировых ТГц волноводов и прямоугольных волноводов на основе наночастиц SiO2, а также имеющихся гибких полимерных ТГц волокон. Используя разработанные оригинальные экспериментальные стенды будут определены характеристики разрабатываемых волноводов и волокон, включая их эффективный показатель преломления, потери на распространение, дисперсию (опционально), потери на изгиб (для полимерных волокон) а также их профили волноводных мод [1,3–10]. Полученные экспериментальные данные будут сравниваться с численными предсказаниями. Для гибких волокон также будет проводиться последующая оптимизация конструкции в целях улучшения его волноводных свойств на частотах 0,1-0,3 ТГц и уменьшения потерь при передачи излучения (опционально). VI. Жесткие ТГц эндоскопические системы на основе сапфировых ТГц волноводов ТГц эндоскопические системы будут изготовлены на базе разработанных сапфировых ТГц волноводов, включая оснащение их выходного торца окном и (опционально) фокусирующей линзой [3,21] для повышения пространственного разрешения. Такие окна и линзы (на выходном конце волновода) могут быть получены ростовым путем в монолитном исполнении (по методу EFG), либо прикреплены механически (приклеены). ТГц изображающие системы на базе ЛОВ будут применяться для изучения распределения интенсивности волноводных мод в сечении волновода для управления пространственным разрешением ТГц эндоскопии [3,21]. VII. Экспериментальная установка для ТГц эндоскопии труднодоступных объектов Оригинальные ТГц импульсный спектрометр и ЛОВ-спектрометры в ИОФ РАН станут основными элементами экспериментальных установок для ТГц эндоскопии труднодоступных объектов. Эти спектрометры будут оснащены устройствами для крепления эндоскопических систем, что позволит сфокусировать падающий ТГц пучок на входной торец волновода и сколлимировать выходящий из волновода ТГц пучок (после его двойного прохождения через волновод и взаимодействия с объектом исследования). Подобные установки позволят изучить различные конфигурации ТГц эндоскопических систем, а также разработать и апробировать экспериментально новые методы решения обратных задач ТГц эндоскопии – восстановления ТГц диэлектрических и оптических свойств трудноизмеримых объектов в диапазоне 0.5-1.0 ТГц. VIII. Новые методы решения обратных задач ТГц эндоскопии: оценка ТГц диэлектрических/оптических свойств объекта Методы решения обратных задач ТГц импульсной спектроскопии и ЛОВ-спектроскопии будут адаптированы для оценки ТГц комплексной диэлектрической проницаемости, комплексного показателя преломления и проводимости образца, помещенного в контакт с выходным торцом ТГц эндоскопа. Подобные методы и соответствующее программное обеспечение были разработаны ранее и широко используются в настоящее время в исследовательской деятельности научной группы при решении актуальных фундаментальных и прикладных задач в различных областях науки и техники [14–16,21,24-27,48-50]. Разработанные в проекте методы будут учитывать все ключевые особенности взаимодействия ТГц волн с эндоскопом и объектом. IX. Результаты ТГц эндоскопических исследований труднодоступных объектов, включая биологические ткани ex vivo и in vivo, в нормальном состоянии и при наличии патологии Установки для ТГц эндоскопии будут применяться для исследования ex vivo и in vivo тканей в нормальном состоянии и при наличии патологии [13–16, 26,27]. Эти исследования будут проводиться в сотрудничестве с медицинскими специалистами Сеченовского университета. Полученные ТГц данные будут верифицированы с использованием «золотых стандартов» диагностики: гистологии с окрашиванием гематоксилином и эозином (H&E – hematoxylin and eosin), клинических методов молекулярной биологии и, при необходимости, методов транскриптомного анализа и секвенирования генома. Исследования начнутся с фантомов тканей [51] и будут продолжены с использованием тканей модельных животных [52-55] и человека [26,27]. Эти исследования будут отвечать всем стандартам и рекомендациям по работе с тканями человека и модельных животных, как отмечено ниже. ПРЕДПОСЫЛКИ УСПЕШНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА Руководитель проекта и члены группы имеют достаточный для решения поставленных задач опыт научно-исследовательской деятельности в рассматриваемой области и смежных с ней дисциплинах. Коллектив имеет опыт опубликования научных статей в высокорейтинговых изданиях из перечня Q1 и Q2 по данным Web of Science / Scopus. Результаты проекта будут соответствовать самому современному мировому уровню в рассматриваемой области знаний. Научная группа имеет в своем распоряжении широкий спектр исследовательского оборудования, обладает опытом сборки настройки стендов для характеризации волноводов и волокон. Также уже имеется ряд изготовленных образцов волноводов для экспериментального исследования. РАЗВИТИЕ МОЛОДЕЖНОГО НАУЧНОГО КОЛЛЕКТИВА Важным результатом проекта РНФ 2025–2028 станет развитие молодежной научной группы – расширение кругозора молодых ученых, получение ими опыта проведения научных исследований и сотрудничества с ведущими ВУЗами, институтами РАН и зарубежными коллегами. Результаты проекта найдут отражение в квалификационных работах молодых ученых – курсовых и дипломных проектах студентов (в состав научного коллектива входят 2 студента очной формы обучения), кандидатских диссертациях аспирантов (в состав научного коллектива входят 2 аспиранта очной формы обучения). [1] Progress in Crystal Growth & Characterization of Materials 67, 100523 (2021), DOI: 10.1016/j.pcrysgrow.2021.100523 [2] Progress in Crystal Growth & Characterization of Materials 44, 63 (2002), DOI: 10.1016/S0960-8974(02)00005-0 [3] Optics Express 31, 13366 (2023), DOI: 10.1364/OE.484650 [4] Optics Express 30, 4215 (2022), DOI: 10.1364/OE.447060 [5] Advanced Optical Materials 6(22), 1800573 (2018), DOI: 10.1002/adom.201800573 [6] IEEE Transactions on Terahertz Science & Technology 6, 576 (2016), DOI: 10.1109/TTHZ.2016.2555981 [7] Applied Physics Letters 114, 031105 (2019), DOI 10.1063/1.5065899 [8] Optical Engineering 60, 082010 (2021), DOI: 10.1117/1.OE.60.8.082010 [9] Advanced Optical Materials 8, 2000307 (2020), DOI: 10.1002/adom.202000307 [10] Physical Review Applied 18, 034069 (2022), DOI: 10.1103/PhysRevApplied.18.034069 [11] Optics Express 28, 16089 (2020), DOI: 10.1364/OE.389999 [12] Advances in Optics & Photonics 10, 843 (2018), DOI: 10.1364/AOP.10.000843 [13] Trends in Biotechnology 40, 810 (2022), DOI: 10.1016/j.tibtech.2021.12.002 [14] Journal of Optics 22, 013001 (2019), DOI: 10.1088/2040-8986/ab4dc3 [15] Applied Physics Letters 118, 230501 (2021), DOI: 10.1063/5.0055259 [16] Opto-Electronic Advances 6, 220071 (2023), DOI: 10.29026/oea.2023.220071 [17] Optics Express 16, 17039 (2008), DOI: 10.1364/OE.16.017039 [18] Optical Engineering 60, 060901 (2021), DOI: 10.1117/1.OE.60.6.060901 [19] Journal of Pharmacy & Pharmacology 59, 209 (2010), DOI: 10.1211/jpp.59.2.0008 [20] Reviews in Food Science & Food Safety 18, 1563 (2019), DOI: 10.1111/1541-4337.12490 [21] Applied Physics Letters 120, 110501 (2022), DOI: 10.1063/5.0085906 [22] Proc. Natl. Acad. Sci. 107, 12068–12073 (2010), DOI: 10.1073/pnas.0914885107. [23] Applied Physics Letters, 84(12), 2190–2192 (2004) doi:10.1063/1.1688448 [24] Journal of Applied Physics 134(8), 085103 (2023), DOI: 10.1063/5.0160772 [25] Scientific Reports 15, 3500 (2025), DOI: 10.1038/s41598-025-87573-9 [26] Applied Physics Letters 106, 053702 (2015), DOI: 10.1063/1.4907350 [27] Journal of Biomedical Optics 24, 027001 (2019), DOI: 10.1117/1.JBO.24.2.027001 [28] Nature 4392, 39-40 (1954), DOI: 10.1038/173039a0 [29] G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, Academic press, USA, p. 323. [30] Optica 7, 1112 (2020), DOI: 10.1364/OPTICA.398572 [31] Nature Communications 13, 4090 (2022), DOI: 10.1038/s41467-022-31590-z [32] IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 12(2), 105-117 (2022) DOI: 10.1109/TTHZ.2021.3128677 [33] Applied Physics Letters 76, 1987 (2000), DOI: 10.1063/1.126231 [34] Optics Letters 31, 308 (2006), DOI: 10.1364/OL.31.000308 [35] Optics Express 16, 6340 (2008), DOI: 10.1364/OE.16.006340 [36] Optics Express 19, B848 (2011), DOI: 10.1364/OE.19.00B848 [37] Optics Express 23, 7856 (2015), DOI: 10.1364/OE.23.007856 [38] Photonics Research 8, 1757 (2020), DOI: 10.1364/PRJ.396433 [39] Scientific Reports 12, 4551 (2022), DOI: 10.1038/s41598-022-08334-6 [40] Journal of Lightwave Technology 40(2), 499-510 (2021), DOI: 10.1109/JLT.2021.3113898 [41] Optical Materials Express 10, 2100 (2020), DOI: 10.1364/OME.402185 [42] Optics Express 29, 13764 (2021), DOI: 10.1364/OE.422637 [43] Optical Materials Express 13, 1163 (2023), DOI: 10.1364/OME.485646 [44] Crystals 12, 883 (2022), DOI: 10.3390/cryst12070883 [45] Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics 87, 1473 (2023), DOI: 10.3103/S1062873823703513 [46] Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron & Neutron Techniques 15, 1174 (2021), DOI: 10.1134/S1027451021060136 [47] Phys. Rev. Appl. 20, 054050 (2023), DOI: 10.1103/PhysRevApplied.20.054050 [48] Biomedical Optics Express 12, 69 (2021), DOI: 10.1364/BOE.411025 [49] Astronomy& Astrophysics 629, A112 (2019), DOI: 10.1051/0004-6361/201935619 [50] Astronomy & Astrophysics 667, A49 (2022), DOI: 10.1051/0004-6361/202244102 [51] Physical Review Applied 20, 054050 (2023), DOI: 10.1103/PhysRevApplied.20.054050 [52] Biomedical Optics Express 11, 6780 (2020), DOI: 10.1364/BOE.409692 [53] Optica 8, 1471 (2021), DOI: 10.1364/OPTICA.439286 [54] Biomedical Optics Express 13, 93 (2022), DOI: 10.1364/BOE.445597 [55] Scientific Reports 13, 16596 (2023), DOI: 10.1038/s41598-023-43857-6 [56] IEEE Access 12, 35246-35256 (2024), DOI: 10.1109/ACCESS.2024.3368912 [57] Journal of the Optical Society of America B 7(10), 2006 (1990), DOI: 10.1364/JOSAB.7.002006