| Локальный номер: | 31 |
| Тип проекта: | Российский научный фонд Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований коллективами существующих научных лабораторий (кафедр) |
| Шифр проекта: | 14-21-00110 |
| Название: | Моделирование сложных нелинейных лазерных и телекоммуникационных систем |
| Руководитель: | Федорук М.П. (ИВТ СО РАН) |
| Ответственный исполнитель: | Редюк А.А. (ИВТ СО РАН) |
| Исполнитель: | Беднякова А.Е. (ИВТ СО РАН), Васева И.А. (ИВТ СО РАН), Жуков В.П. (ИВТ СО РАН), Латкин А.И. (ИВТ СО РАН), Лебедев А.С. (ИВТ СО РАН), Лиханова Ю.В. (ИВТ СО РАН), Медведев С.Б. (ИВТ СО РАН), Паасонен В.И. (ИВТ СО РАН), Сидельников О.С. (ИВТ СО РАН), Скидин А.С. (ИВТ СО РАН), Тарасов Н.С. (ИВТ СО РАН), Турицын С.К. (ИВТ СО РАН), Чеховской И.С. (ИВТ СО РАН), Штырина О.В. (ИВТ СО РАН), Юшко О.В. (ИВТ СО РАН), Яруткина И.А. (ИВТ СО РАН) |
| Организация - исполнитель: | ИВТ СО РАН |
| Коды ГРНТИ: | 28.17.19; |
| Аннотация: | Предлагаемый проект посвящён разработке и применению новых эффективных методов моделирования сложных нелинейных физических систем, возникающих в современных волоконных линиях связи и лазерах. Проект включает теоретические исследования и численное моделирование лазерных систем, систем усиления в волоконно-оптической связи, а также нелинейных физических эффектов, наблюдаемых в данных системах. Актуальность проекта обусловлена широким применением волоконно-оптических систем (систем связи и лазерных систем) в различных областях науки и техники, среди которых можно особо отметить телекоммуникации, медицину, метрологию, спектроскопию, промышленную обработку материалов и многие другие. В частности, актуальной является задача реализации непрерывных волоконно-оптических усилителей в оптических линиях связи для работы в новых спектральных диапазонах, что позволяет расширить полосу пропускания линии и, следовательно, увеличить скорость и объемы передачи данных. Современные линии оптоволоконной связи подходят к пределам определяемым нелинейными свойствами оптического волокна. Поэтому изучение нелинейных эффектов в волоконных световодах сейчас является особенно актуальной задачей. Вторая фундаментальная научная и технологическая задача проекта - это получение масштабируемых по энергии мощных фемтосекундных импульсов в волоконных лазерах, одним из эффективных способов получения которых является генерация диссипативных солитонов (DS). Решение данной задачи послужит толчком к дальнейшему развитию и появлению новых конфигураций фемтосекундных волоконных лазеров с недостижимыми ранее энергиями сигнала. Также актуальным является исследование волоконных лазеров, генерирующих импульсы фемтосекундной длительности с помощью техники дисперсионного управления, а также исследование лазеров с длинным резонатором, поскольку с увеличением длины резонатора можно добитьcя существенного увеличения энергии сигнала. Данные направления исследования имеют многие приложения как в метрологии, так и в медицине, а также в промышленной обработке материалов. При этом особо важным и актуальным является исследование физических эффектов, сопутствующих генерации излучения и усилению оптического сигнала, поскольку высокая пиковая мощность генерируемых импульсов ведёт к появлению различных нелинейных эффектов, что, в свою очередь, приводит к неустойчивости и случайным пульсациям в лазерном резонаторе, например в солитонных волоконных лазерах с увеличением длины резонатора на сигнал начинает оказывать влияние рассеянное излучение, которое может накапливаться до заметного уровня и приводить к разрушению устойчивого режима лазерной генерации. Поэтому в рамках проекта также будет проведено исследование фундаментальных нелинейных эффектов в таких оптоволоконных системах. В целом проект направлен как на совершенствование волоконно-оптических систем (технологическая актуальность) так и на более глубокое понимание наблюдаемых в данных системах нелинейных физических явлений (научная новизна). Так, впервые предполагается использовать в качестве усиливающего эффекта волоконного лазера фазово-чувствительное параметрическое усиление в высоконелинейных волокнах, тогда как стандартные волоконные лазеры используют в качестве усиливающей среды либо активные волокна, либо эффект вынужденного комбинационного рассеяния. Помимо этого, впервые будет продемонстрирована генерация диссипативного солитона на длине волны стоксовой компоненты (рамановский диссипативный солитон - РДС), а также генерация устойчивых когерентных комплексов диссипативных солитонов в новых спектральных областях. С помощью математического моделирования лазерной системы будет исследован вопрос потери когерентности диссипативного солитона и способы подавления шумов в длинных волоконных резонаторах. Впервые будет выполнено математическое моделирование новой схемы солитонного лазера, длина резонатора в которой составляет несколько километров. Главной особенностью новой схемы лазера является использование стандартного одномодового световода в качестве активной среды, усиление сигнала в котором осуществляется посредством ВКР-преобразования излучения. Также будут выполнены теоретические исследования поведения диссипативных солитонов: будет получена аналитическая формула, описывающая зависимость энергии диссипативного солитона в волоконном лазере с произвольной (гибридной) структурой усиления, конструкция которого может включать несколько произвольных активных волокон. Предложенный проект является примером исследований в области фундаментальной нелинейной науки с четко обрисованными областями применений этих фундаментальных результатов. |
