, , , ,

"Разработка физических основ короткоимпульсных источников лазерного излучения с резонаторами на основе новых топологий". Сергей Валерьевич Смирнов, НГУ, 20.3.2021

nsu_hpcsmirnov_202103.pdf

Состав коллектива

  • Кобцев Сергей Михайлович, д.ф.-м.н., с.н.с., зав.ОЛФИТ НГУ;
  • Смирнов Сергей Валерьевич, к.ф.-м.н., с.н.с. ОЛФИТ НГУ;
  • Иваненко Алексей Владимирович, к.ф.-м.н., н.с. ОЛФИТ НГУ;
  • Кохановский Алексей Юрьевич, м.н.с. ОЛФИТ НГУ;
  • Подивилов Евгений Вадимович, д.ф.-м.н., проф. каф. теор.физики НГУ;
  • Терехов Иван Сергеевич, д.ф.-м.н., доцент каф. теор.физики НГУ.

Аннотация

С использованием кластера ИВЦ НГУ выполнен цикл работ, посвящённых исследованию лазерной генерации и спектральному преобразованию лазерного излучения в оптических волокнах и микрорезонаторах. В частности, протестирована и исследована новая высокоэффективная численная модель, позволяющая исследовать спектральные и временные свойства лазерных импульсов в процессе ВКР-преобразования и учитывающая Керровскую нелинейность и дисперсию групповых скоростей. Модель позволяет качественно воспроизвести спектральный профиль ВКР-усиления в приближении медленно меняющихся амплитуд с использованием пары сеток (для Стоксовой волны и накачки) с уменьшенным числом узлов. Предложенная новая модель была протестирована на задаче распространения 100-пс лазерных импульсов по оптическому волокну. Продемонстрировано, что предложенная численная модель обеспечивает точность лучше 10% для скорости роста энергии Стоксовой волны, при этом позволяя повысить быстродействие и уменьшить использование оперативной памяти в 8 раз по сравнению с широко используемой моделью на основе обобщённого нелинейного уравнения Шрёдингера. С использованием новой модели был выполнен численный анализ механизма преобразования шумоподобных лазерных импульсов в когерентные импульсы посредством ВКР. Были найдены условия, позволяющие повысить эффективность преобразования до 45%. Исследованы границы области параметров, позволяющие выполнять спектральное преобразование, а также условия для генерации солитонных молекул в Стоксовой волне. Продемонстрирована возможность значительно снизить требования к скорости и динамическому диапазону изменения мощности накачки и, таким образом, упростить схему синхронной накачки волоконных лазеров на основе Yb, используя гармоническую модуляцию мощности накачки для получения импульсной генерации в режиме синхронизации мод волоконного резонатора. С помощью численного моделирования найдены и исследованы новые солитонные решения в задаче о генерации субгармоники в микрорезонаторах с квадратичной нелинейностью, принципиально отличающиеся от известных ранее для случая микрорезонаторов с кубической нелинейностью.

Грантовая поддержка

  • проект РНФ N 17-12-01281 «Разработка физических основ короткоимпульсных волоконных источников излучения с резонаторами на основе новых топологий» (рук. д.ф.-м.н. С.М.Кобцев, продление на 2020-2021),
  • проект РФФИ 19-42-540013 «Разработка высокоэнергетичных волоконных импульсных лазеров для биомедицины» (рук. к.ф.-м.н. С.В.Смирнов, 2019-2021)
  • проект РФФИ 20-02-00511 «Решения для частотных комбов в микрорезонаторах с квадратичной нелинейностью» (рук. д.ф.-м.н. Е.В.Подивилов)
  • проект РНФ 16-11-10133 «Исследование емкости нелинейных оптоволоконных каналов связи» (рук. д.ф.-м.н. И.С.Терехов).

Публикации