Новые подходы к созданию оптической памяти и элементов фотоники на основе лазерного микромодифицирования нанопористых стеклообразных сред

Проект направлен на разработку новых функциональных материалов на основе нанопористых стекол и управления их свойствами методами лазерного микромодифицирования для создания канальных оптических волноводов и компонентов устройств фотоники на их основе, а также оптической памяти с многоуровневой записью, обеспечивающей сверхплотное хранение цифровых данных и их сохранность в течение длительного периода времени. Основная цель предлагаемого проекта заключается в развитии новых подходов, позволяющих повысить стабильность и плотность записи данных при сохранении высоких скоростей записи информации, записывать оптические волноводы с пониженными потерями и функциональными свойствами. В качестве универсальной оптической матрицы с широкими возможностями функционализации в проекте будут использованы высокооднородные нанопористые высококремнеземистые стекла, для которых будут разработаны методики и лазерного термоуплотнения поверхности с целью предотвращения деградации записанных данных или волноводов в условиях воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды (влажность, воздух и т.д.). Возможность повышения плотности записи (более 3 бит в одном вокселе) и шифрования данных может быть реализована при активации нанопористых стекол редкоземельными элементами и/или соединениями металлов: в проекте будут изучены процессы лазерного формирования в полученных материалах микрообластей, обладающих измененными оптическими характеристиками, и исследованы возможности по трехмерной лазерной записи волноводных структур и их свойства. В рамках предлагаемого проекта впервые будут изучены процессы совместного формирования в нанопористых стеклах фемтосекундным лазерным пучком металлических наночастиц и микрообластей, обладающих поляризационно-управляемым двулучепреломлением (нанорешеток или анизотропных субмикронных полостей), определены оптимальные режимы записи, позволяющие увеличить интенсивность люминесценции разработанных сред, и изготовлены волноводы, перспективные для использования в качестве основы оптических усилителей и генераторов. Будут исследованы возможности повышения плотности записи данных записи за счет сохранением более одного бита в каждом вокселе с помощью многоуровневого кодирования. Многоуровневое кодирование будет реализовано путем лазерно-индуцированным локальным модифицированием оптических свойств стекол. Также будут исследованы способы снижения потерь при распространении света в волноводах, записанных лазерным пучком. Сформулированные в проекте задачи находятся на стыке лазерной физики, инженерии, микромашининга и химической технологии стеклообразных материалов, и их решение представляет большой интерес как с фундаментальной точки зрения – для описания процессов структурных изменений и фазовых превращений, происходящих в нанопористых стеклах под действием лазерного излучения), так и с практической – для реализации сверхплотной лазерной записи информации в стеклообразных материалах, функционализированных люминесцентными центрами, и формирования активных волноводов.