Проект "Свет" (волоконная оптика и физика волновых пакетов)

Современная волоконная оптика за 50 лет своего развития превратилась в гигантскую отрасль науки и мировой индустрии. Основные применения волоконной оптики включают волоконно-оптические системы связи и передачи информации; волоконные лазеры и оптические усилители; волоконно-оптические датчики. В настоящее время главным направлением волоконной оптики как по значению для общества, так и по количеству используемых волоконных световодов, является волоконно-оптическая связь – средство связи с практически неограниченными возможностями. Максимальная скорость передачи информации по одному волоконному световоду в коммерческих системах связи составляет 10 Тбит/с, а потребность в информации в развитых странах растет на 30% в год. Опыт развития передовых стран показывает, что создание эффективных экономики, инфраструктуры государственного управления, образования и науки, обороны, предсказания климата и других сфер государственной деятельности возможны только при неограниченном доступе к информации, который может обеспечить только волоконно-оптическая связь. Именно поэтому в ее создание были вложены огромные финансовые и интеллектуальные ресурсы, и интенсивное развитие волоконно-оптической связи продолжается и в настоящее время. Другие указанные применения волоконных световодов также сильно востребованы и быстро развиваются. Очевидно, столь бурное развитие волоконной оптики на протяжении короткого промежутка времени означает наличие огромного потенциала для дальнейшего роста и расширения научных исследований в этой области, что видно и по международным волоконно-оптическим конференциям, ежегодно собирающим десятки тысяч участников. В связи с вышесказанным актуальность научных исследований в области волоконной оптики не вызывает сомнений. Целями научного исследования являются: 1. Поиск новых активных сред и оптимизация световодов под новые задачи, включая исследование спектрально-люминесцентных и лазерных свойств световодов на основе кварцевого стекла различного состава, легированных висмутом и/или редкоземельными ионами. 2. Разработка и создание усилителей, лазерных и суперлюминесцентных источников излучения, в том числе в новых диапазонах длин волн. 3. Разработка и исследование перспективных волоконно-оптических систем измерения и датчиков физических величин. 4. Разработка и исследование новых конструкций волоконных световодов, по своим характеристикам значительно превосходящим стандартные световоды , в том числе световодов с повышенным порогом нелинейных эффектов, повышенной стойкостью к внешним воздействиям. 5. Получение и исследование микроструктурированных, в том числе, композитных и многосердцевинных световодов для лазерных и телекоммуникационных применений. 6. Разработка технологии и исследование свойств кристаллических и стеклянных волоконных световодов для спектрального диапазона 2-20 мкм для передачи мощного лазерного излучения и дистанционного контроля параметров материалов и процессов по ИК излучению. 7. Теоретическое и экспериментальное исследование оптических свойств револьверных световодов в зависимости от параметров структуры, технологии изготовления, сорта и давления заполняющего газа. В рамках НИР будут решаться следующие научные задачи: 1. Создание и оптимизация активных световодов для диапазонов длин волн 0,8-2,1 мкм, включая фосфоросиликатные, германосиликатные и высокогерманатные световоды, легированные висмутом, а также активные световоды на редкоземельных ионах с повышенной радиационной стойкостью, для применения в импульсных и перестраиваемых лазерах, усилителях и других источниках излучения. 2. Исследование новых конструкций специальных волоконных световодов, обладающих высоким порогом нелинейных эффектов и другими практически важными свойствами. 3. Получение и исследование микроструктурированных, в том числе, композитных и многосердцевинных световодов для лазерных и телекоммуникационных применений. 4. Исследование волоконных световодов из халькогенидных стекол, легированных редкоземельными элементами, с целью снижения уровня неселективных оптических потерь и улучшения люминесцентных характеристик, разработка технологии и исследование свойств стеклянных волоконных световодов для спектрального диапазона от 2 до 12 мкм, изучение механизмов собственных и несобственных оптических потерь в таких световодах. 5. Запись волноводных структур пучком фемтосекундного лазера в кристаллах и стёклах, разработка на их основе волноводных микролазеров. 6. Теоретические и экспериментальные исследования дисперсионных и нелинейных свойств волоконных световодов с полой сердцевиной, в том числе с отражающей оболочкой в виде одного слоя капилляров (револьверные световоды – РС). Исследование процессов эффективной генерации новых спектральных компонент при распространении лазерного излучения по РС, процессов передачи излучения между различными зонами прозрачности РС. Совершенствование технологии РС с целью повышения однородности геометрических параметров РС по длине.