Разработки НГУ в области лазеров. Новый подход для высокочастотных импульсов

Ученые НГУ создают новый метод формирования импульсов в волоконном лазере. Новые узкополосные высокочастотные импульсные ИК-лазеры, разрабатываемые в рамках проекта РНФ, отличает простота и надёжность конструкции и высокая энергоэффективность.

Новосибирские ученые из Лаборатории нелинейной фотоники ОЛФИТ НГУ используют неустойчивость лазерного усиления для нового метода формирования импульсов в волоконных лазерах. Проект, поддерживаемый грантом РНФ, рассчитан на три года. К концу 2026 года планируется создание экспериментальных образцов короткоимпульсных лазеров ближнего ИК-диапазона, востребованных в различных отраслях.

«В инженерии обычно стараются избегать неустойчивостей, так как они могут вызывать проблемы. Однако, иногда неустойчивости могут быть полезными, особенно если мы можем контролировать их. Использование такой управляемой неустойчивости в лазерах позволяет обойтись без сложных модуляторов и насыщающихся поглотителей, что значительно упрощает конструкцию лазеров, повышает их энергоэффективность и надежность»,

— Анастасия Беднякова, научный сотрудник лаборатории, кандидат физико-математических наук, руководитель проекта.

Эти лазеры имеют высокую частоту следования и узкую ширину линии генерации, что важно для совершенствования технологии «Radio over fiber», используемой в сетях 5G и других телекоммуникационных системах. Предлагаемый метод позволяет повысить эффективность и устранить необходимость в дорогостоящих модуляторах.

«Наш подход позволяет получить необходимую высокую частоту непосредственно в самом лазере. Дорогостоящий модулятор в этом случае не нужен — энергия не теряется, а перераспределяется внутри лазера, за счет чего формируются импульсы и возрастает эффективность»,

— Алексей Иваненко, старший научный сотрудник лаборатории, кандидат физико-математических наук.

Исследователи уже продемонстрировали первые результаты по генерации импульсов с частотами более 1 ГГц в разработанном волоконном импульсном лазере. Сейчас команда работает над более детальным исследованием и разработкой лазера с мульти-гигагерцовой частотой и узкой линией оптического спектра.

Помимо одноволновых источников, ученые намерены создать двухволновые когерентные источники, которые востребованы в ряде приложений, включая лидарные измерения и медицинскую диагностику. Эти лазеры будут использоваться для различных целей, от создания трехмерных сканеров до контроля химических процессов.

«Мы намерены получить новые фундаментальные и практические знания о физике неустойчивости лазерного усиления и возможностях управления ее параметрами. Это откроет путь к разработке и широкому внедрению нового класса импульсных лазерных систем, использующих явления неустойчивости лазерного усиления»,

— Сергей Смирнов, ведущий научный сотрудник лаборатории, кандидат физико-математических наук.

Таким образом, разработанные методы и результаты проекта соответствуют мировому уровню исследований в лазерной физике и обладают высокой научной новизной и конкурентными преимуществами.