name: Эрбиевые волоконные усилители с повышенным порогом вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна
keyword_list: повышенный порог вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна световод с большим полем моды конусный световод комбинированный эрбиевый/эрбий-иттербиевый волоконный усилитель эрбий-иттербиевый волоконный усилитель эрбиевый волоконный усилитель волоконный световод
abstract: Цель работы - исследование способов повышения пиковой мощности и эффективности волоконных усилителей для спектрально ограниченных наносекундных импульсов в спектральной области вблизи 1,55 мкм, используемых для атмосферного зондирования. В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи: 
  1.Исследование влияния стеклянной матрицы сердцевины эрбиевого волоконного световода, длины волны накачки и его геометрии на эффективность усиления и максимально достижимый порог вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна. 
  2.Разработка и исследование одномодового эрбий-иттербиевого волоконного световода с увеличенной площадью поля моды, накачкой по оболочке и большой эффективностью усиления.
  3.Поиск новых подходов к созданию высокоэффективных волоконных усилителей с высокой пиковой мощностью в спектральной области вблизи 1,55 мкм.
  4.Исследование методов повышения порога вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна в пассивных волоконных световодах.
  Результаты работы: 
  1.Впервые исследованы усилительные свойства эрбиевых волоконных световодов с большим диаметром поля моды (более 27 мкм для длины волны излучения 1555 нм) на основе фтор-германо-алюмо-силикатной (ФГАС) стеклянной матрицы с высоким содержанием оксида алюминия (до 3 мол.%) и низкой числовой апертурой сердцевины (~0,055). Показано, что при накачке на длине волны 976±1 нм по оболочке либо при работе в длинноволновой области (~1590 нм) использование ФГАС световодов позволяет увеличить эффективность преобразования накачки в сигнал по сравнению со световодами на основе алюмо-фосфорно-силикатной (АФС) стеклянной матрицы при сопоставимых геометрических характеристиках (диаметры сердцевины/оболочки, длина световода). Впервые продемонстрировано, что использование в волоконном усилителе с накачкой по оболочке активной среды, состоящей из двух последовательно соединенных отрезков (АФС и ФГАС) эрбиевых волоконных световодов, позволяет повысить порог ВРМБ более чем в полтора раза без снижения эффективности в сравнении с усилителем, реализованным только на одном из указанных световодов.
  2.Достигнуты рекордно высокая эффективность и пиковая мощность в эрбиевых волоконных усилителях с накачкой по оболочке. В частности, за счет создания многомодового эрбиевого волоконного световода с увеличенным до 0,76 отношением диаметра сердцевины к диаметру оболочки была получена рекордно высокая (среди эрбиевых волоконных световодов, не содержащих иттербий и накачиваемых по оболочке) эффективность преобразования излучения накачки в сигнал, превышающая 48%. Впервые исследован эрбиевый конусный волоконный световод, работающий в одномодовом режиме (параметр качества пучка M2 < 1,3) при диаметре сердцевины более 53 мкм. С его помощью продемонстрирован рекордно высокий порог ВРМБ, превышающий 20 кВт для спектрально-ограниченных импульсов длительностью 55 нс. 
  3.Впервые продемонстрирована возможность достижения одновременно высокой эффективности (более 23%) преобразования излучения накачки в сигнальное излучение и высокой пиковой мощности (3,7 кВт) для спектрально-ограниченных импульсов длительностью около 160 нс за счет использования комбинированного эрбиевого/эрбий-иттербиевого волоконного усилителя. Эффективность усилителя в пять раз превышает эффективность, полученную при помощи других конструкций усилителей для спектрального диапазона 1.55 мкм с такой же выходной пиковой мощностью. 
  4.В пассивных волоконных световодах предложен новый метод подавления ВРМБ, основанный на создании многомодового акустического профиля путём изменения химического состава стекла по радиусу световода. Применение данного подхода позволило добиться подавления ВРМБ на 6,4 дБ для световода с увеличенной числовой апертурой сердцевины (NA = 0,24, dс = 3,2 мкм) и на 4,8 дБ для световода с уменьшенной (NA = 0,075, dс = 20 мкм). Показана возможность дальнейшего увеличения до 10,5 дБ порога ВРМБ в световоде с большой числовой апертурой (NA = 0,17, dс = 7,5 мкм) за счет комбинации локального (путем создания многомодового акустического профиля) и дополнительного распределенного по длине световода (путём вариации деформации сердцевины) уширения спектра ВРМБ.
chairman_dissertation_council.name: Иван
chairman_dissertation_council.surname: Щербаков
chairman_dissertation_council.patronymic: Александрович
chairman_dissertation_council.position: Научный руководитель ИОФ РАН
chairman_dissertation_council.degree: Доктор физико-математических наук
chairman_dissertation_council.rank: Академик
chairman_dissertation_council.wos_research_id: K-7276-2018
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 7006813808
chairman_dissertation_council.rinc_id: 18522
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Сергей
organization_supervisor.surname: Гарнов
organization_supervisor.patronymic: Владимирович
organization_supervisor.position: Директор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 47.35.41
rubrics.name: Волоконнооптические системы. Приборы на основе волоконной оптики
rubrics.code: 29.33.15
rubrics.name: Оптические квантовые генераторы и усилители (лазеры)
rubrics.code: 29.33.35
rubrics.name: Вынужденное рассеяние света
rubrics.code: 29.33.39
rubrics.name: Оптические явления в волноводах и тонких пленках. Интегральные оптические схемы
oecds.code: 01.03.SY
oecds.name: OPTICS
speciality_codes.name: Лазерная физика
speciality_codes.code: 01.04.21
supervisors.fio: Лихачёв М.Е.
supervisors.scientific_degree: Кандидат физико-математических наук
supervisors.speciality_code: Лазерная физика
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Наний О.Е.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Лазерная физика
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Дворецкий Д.А,
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИОФ РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР "ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ИМ. А.М. ПРОХОРОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК"
protection_organization.ogrn: 1027700378595
protection_organization.supervisor_name: СЕРГЕЙ
protection_organization.supervisor_surname: ГАРНОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ВЛАДИМИРОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИОФ РАН
author_organization.name: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научный центр волоконной оптики Российской академии наук
author_organization.ogrn: 1037739479580
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения