В Новосибирске планируют создать лазеры с высокой энергоэффективностью

НОВОСИБИРСК, 10 июня. /ТАСС/. Отличающиеся высокой энергоэффективностью узкополосные высокочастотные импульсные лазеры для инфракрасного диапазона планируют разработать в Новосибирском государственном университете (НГУ) при поддержке гранта Российского научного фонда к 2027 году, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.

"Проект рассчитан на три года, и по плану к концу 2026 года исследователи должны создать экспериментальные образцы короткоимпульсных источников лазерного излучения ближнего ИК-диапазона, которые являются востребованными для решения широкого круга задач в различных отраслях хозяйственной деятельности", - рассказали в пресс-службе.

Такие источники применяются в разных сферах: от измерений различного характера до исследования физических и химических свойств новых материалов и контроля процессов химического синтеза в промышленности. Кроме того, такие источники нужны для практической реализации определенных методов спектроскопии, которая находит применение в медицинской диагностике.

О принципе работы

По словам научного сотрудник лаборатории НГУ, кандидата физико-математических наук, руководителя проекта Анастасии Бедняковой, в основе работы разрабатываемого лазера лежит контролируемая неустойчивость, которой инженеры обычно стараются избегать. "Контролируемая неустойчивость может помочь нам создать стабильные колебания с определенной частотой. Использование такой управляемой неустойчивости в лазерах позволяет обойтись без сложных модуляторов и насыщающихся поглотителей, которые обычно необходимы для генерации импульсов. Благодаря этому можно значительно упростить конструкцию лазеров, повысить их энергоэффективность и надежность", - привела ее слова пресс-служба.

Особенностями новых лазерных источников станет высокая частота следования и узкая ширина линии генерации. Это важно для совершенствования технологии, используемой в сетях 5G, а также для других телекоммуникационных систем. Основой в таких системах являются источник оптического излучения (лазерный диод) и модулятор интенсивности, который под воздействием электрического импульса за счет модуляции создает последовательность оптических импульсов. Вносимые модулятором потери значительно снижают энергоэффективность такой системы.

"Для повышения пропускной способности каналов требуется увеличение плотности импульсов - частоты их следования. Для этого применяются дорогостоящие высокочастотные оптические модуляторы и генераторы электрических импульсов. 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", - процитировала пресс-служба основного исполнителя проекта, старшего научного сотрудника лаборатории, кандидата физико-математических наук Алексея Иваненко.

Ученые уже продемонстрировали первые результаты по генерации импульсов с частотами более 1 ГГц в разработанном ими волоконном импульсном лазере. В настоящее время команда проекта работает над более детальным исследованием предложенного подхода по формированию лазерного импульсного излучения с высокой частотой следования, а также над разработкой нового лазера.