Схема обработки сигналов в приемнике многомодовых линий связи на основе сверточных нейронных сетей

  • Новосибирский государственный университет
Аннотация: Предложена схема обработки оптических сигналов в приемнике многомодовой линии связи, основанная на глубоких сверточных нейронных сетях и имитирующая метод обратного распространения сигнала. Для предложенной схемы проведена оценка эффективности компенсации нелинейных внутримодовых и межмодовых искажений.
Ключевые слова: волоконно-оптические системы связи, многомодовое волокно, нелинейность оптического волокна, сверточные нейронные сети, компенсация нелинейных искажений.
Поступила в редакцию: 16.09.2022
Образец цитирования: О. С. Сидельников, А. А. Редюк, М. П. Федорук, “Схема обработки сигналов в приемнике многомодовых линий связи на основе сверточных нейронных сетей”, Квантовая электроника, 52:11 (2022), 1018–1022

Скачать (.pdf)

Формирование лазерно-индуцированных периодических структур на тонких пленках нитридов переходных металлов и полупроводников

Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
b Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, г. Владивосток
c Тихоокеанский квантовый центр, Дальневосточный федеральный университет

Аннотация: Представлены результаты по формированию лазерно-индуцированных поверхностных периодических структур (ЛИППС) на пленках TiN, CrN и Ge3N4 толщиной 25 – 400 нм с помощью фемтосекундных лазерных импульсов видимого и ИК диапазонов. Исследовано влияние параметров лазерного воздействия (длина волны, энергия импульса, скорость сканирования) на морфологию и химический состав формируемых структур. Обнаружено образование упорядоченных термохимических ЛИППС с комплексным составом нитрид/оксид в случае пленок TiN и CrN и абляционных ЛИППС с малым периодом в случае пленки Ge3N4.
Ключевые слова: лазерно-индуцированные периодические поверхностные структуры, нитриды переходных металлов, нитриды полупроводников.
Поступила в редакцию: 16.09.2022
Исправленный вариант: 27.10.2022
Принята в печать: 27.10.2022
Образец цитирования: К. А. Бронников, С. А. Гладких, К. А. Окотруб, В. П. Корольков, А. А. Кучмижак, А. В. Достовалов, “Формирование лазерно-индуцированных периодических структур на тонких пленках нитридов переходных металлов и полупроводников”, Квантовая электроника, 52:11 (2022), 1012–1017

Скачать (.pdf)

Радиационная стойкость волоконных брэгговских решеток при интенсивном реакторном облучении

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • Научный центр волоконной оптики им. Е.М.Дианова РАН – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М.Прохорова Российской академии наук»
  • ООО «Инновационное предприятие «НЦВО – Фотоника», г. Москва
  • Институт ядерной физики, Казахстан, Алматы
  • Казахский национальный университет им. АльФараби, Казахстан, Алматы
Аннотация: Исследованы радиационно-наведенное поглощение (РНП) света и радиационно-наведенное смещение (РНС) резонансной длины волны в волоконных брэгговских решетках (ВБР) в процессе реакторного облучения вплоть до флюенса нейтронов 4.8×1020 нейтрон./см2 (плотность потока 2.87×1014 нейтрон.·см–2·с–1) и дозы гамма-излучения 2.3×109 Гр (мощность дозы 1.4 кГр/с). ВБР были изготовлены методом фемтосекундной записи в радиационно стойких волоконных световодах (ВС) с сердцевиной из нелегированного кварцевого стекла, а также с помощью записи УФ излучением в стандартном германосиликатном ВС (SMF-28). РНС резонансной длины волны решетки составило 2.5–3.4 нм для всех исследованных образцов (за исключением ВБР с полиимидным покрытием), что, по-видимому, обусловлено радиационным уплотнением сетки кварцевого стекла. У решеток, записанных через полиимидное покрытие, было обнаружено аномально большое РНС в коротковолновую область спектра (на ∼1.5%), которое линейно зависело от флюенса нейтронов. Столь большое смещение, по-видимому, обусловлено усадкой полиимидного покрытия в случае воздействия интенсивного гамма-нейтронного излучения при высокой температуре и в вакууме, что, даже при малой толщине покрытия (∼10 мкм), приводит к значительному сжатию участка ВС с решеткой. Проведенные эксперименты показали, что при таком интенсивном радиационном воздействии предпочтительными для практического использования являются ВБР, записанные в радиационно стойких световодах с медным защитным покрытием, ВБР с полиимидным покрытием, предположительно, могут рассматриваться в качестве дозиметров, а германосиликатные световоды с ВБР непригодны из-за значительного РНП (∼2 дБ/см).
Ключевые слова: волоконные брэгговские решетки, радиационная стойкость, радиационно-наведенное поглощение света, реакторное облучение.
Поступила в редакцию: 16.09.2022
Исправленный вариант: 24.10.2022
Принята в печать: 24.10.2022
Образец цитирования: П. Ф. Кашайкин, С. А. Васильев, А. Л. Томашук, А. Д. Игнатьев, В. А. Брицкий, А. А. Шаймерденов, А. М. Аханов, П. П. Сильнягин, Т. В. Кульсартов, “Радиационная стойкость волоконных брэгговских решеток при интенсивном реакторном облучении”, Квантовая электроника, 52:11 (2022), 1007–1011

Скачать (.pdf)

Прямая лазерная запись спиральной брэгговской решетки в кварцевом вихревом волоконном световоде

  • Научный центр волоконной оптики им. Е.М.Дианова РАН – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М.Прохорова Российской академии наук»
  • Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Аннотация: Методом прямой лазерной записи пучком излучения фемтосекундного лазера сформированы спиральные волоконные брэгговские решетки (СВБР) в кварцевых многомодовых волоконных световодах с кольцевой сердцевиной. Экспериментально исследована структура поля в различных резонансах излучения, отраженного СВБР, при возбуждении пучком Бесселя с линейной поляризацией. Проведенный анализ показывает, что в некоторых резонансах отраженное излучение представляет собой моды, несущие орбитальный угловой момент. Выведено обобщенное условие углового синхронизма при связи мод в СВБР, учитывающее угловую азимутальную зависимость наведенного показателя преломления в спиральной структуре. Обобщенное условие фазового синхронизма позволяет объяснить множественные резонансы в спектре отражения СВБР и дает дополнительную степень свободы при записи спиральных решеток с заданными характеристиками.
Ключевые слова: прямая лазерная запись, фемтосекундный лазер, спиральная волоконная брэгговская решетка, вихревой волоконный световод, орбитальный угловой момент.
Поступила в редакцию: 16.09.2022
Исправленный вариант: 25.10.2022
Принята в печать: 25.10.2022
Образец цитирования: В. В. Лихов, С. А. Васильев, Г. К. Алагашев, С. Л. Семенов, А. Г. Охримчук, “Прямая лазерная запись спиральной брэгговской решетки в кварцевом вихревом волоконном световоде”, Квантовая электроника, 52:11 (2022), 1001–1006

Скачать (.pdf)

Когерентный оптический частотный рефлектометр на основе самосканирующего волоконного лазера для распределенных измерений

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный технический университет
  • Новосибирский государственный университет
Аннотация: Продемонстрирована возможность измерения распределения температуры вдоль обычного одномодового волокна методом когерентной оптической частотной рефлектометрии с использованием самосканирующего волоконного лазера и рэлеевского рассеяния света на вмороженных в волокно неоднородностях. Для достижения этой цели была решена задача увеличения чувствительности схемы рефлектометра до уровня около –120 дБ/мм. Показана линейная связь между изменением температуры волокна и смещением спектра отражения нагреваемого участка волокна длиной 4 см с чувствительностью ∼2 ГГц/  °C.
Ключевые слова: оптическая рефлектометрия, волоконный световод, волоконный лазер, рэлеевское рассеяние света.
Поступила в редакцию: 16.09.2022
Образец цитирования: Д. А. Кривошеина, А. Ю. Ткаченко, И. А. Лобач, С. И. Каблуков, “Когерентный оптический частотный рефлектометр на основе самосканирующего волоконного лазера для распределенных измерений”, Квантовая электроника, 52:11 (2022), 994–1000

Скачать (.pdf)

Одномодовые волоконные P2O5–F–SiO2-световоды с оптимизированным акустическим профилем: влияние контраста оптического показателя преломления и состава легирования сердцевины на максимум коэффициента усиления ВРМБ

  • Научный центр волоконной оптики им. Е.М.Дианова РАН – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М.Прохорова Российской академии наук»
Аннотация: Рассмотрены волоконные световоды с модифицированным радиальным профилем акустического показателя преломления (ПАПП). Использование двухкомпонентного легирования сердцевины в волоконном кварцевом световоде позволяет создавать одновременно различные профили показателей преломления для оптической и гиперзвуковой, возникающей в результате электрострикции, волн, что можно применить для эффективного снижения максимума коэффициента усиления вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна (ВРМБ). Использование с этой целью оксида фосфора (P2O5) и фтора (F) позволяет при сохранении оптически одномодового режима реализовать высококонтрастный ПАПП, при оптимизации формы которого возможно эффективное вовлечение в процесс ВРМБ большого числа направляемых акустических мод. Это создает широкий многополосный спектр коэффициента усиления ВРМБ и приводит к снижению абсолютной величины его максимума, пропорциональному числу акустических мод. В данной работе для таких световодов со ступенчатым профилем оптического показателя преломления теоретически исследована зависимость абсолютного максимума коэффициента усиления ВРМБ при параметрах ПАПП, обеспечивающих предельно возможное его понижение за счет многомодовой акустики, от величины контраста Dn оптического показателя преломления между сердцевиной и оболочкой световода. В том числе учтены реальные технологические ограничения на максимальное легирование кварцевого стекла одновременно P2O5 и F (в частности для модифицированного метода осаждения из газовой фазы, MCVD). Также представлена приближенная аналитическая модель оптимального ПАПП (и, соответственно, радиальных распределений концентраций P2O5 и F). Полученные результаты позволили сделать вывод о том, что наибольшее подавление коэффициента усиления ВРМБ (до 15 дБ) в P2O5–F–SiO2 световодах может быть достигнуто при Δn < 0.0045, тогда как при 0.0045 < Δn < 0.0075 данные пределы объективно ограничиваются 6 дБ, а при Δn > 0.0075 необходимо использование других составов стекла или методов.
Ключевые слова: одномодовый волоконный световод, вынужденное рассеяние Мандельштама–Бриллюэна (ВРМБ), профиль акустического показателя преломления, фосфор-фтор-силикатный волоконный световод, коэффициент усиления ВРМБ.
Поступила в редакцию: 21.07.2022
Образец цитирования: С. В. Цветков, М. Е. Лихачев, “Одномодовые волоконные P2O5–F–SiO2-световоды с оптимизированным акустическим профилем: влияние контраста оптического показателя преломления и состава легирования сердцевины на максимум коэффициента усиления ВРМБ”, Квантовая электроника, 52:11 (2022), 984–993

Скачать (.pdf)

Численное исследование схемы волоконного оптического параметрического генератора с двухплечевой синхронной накачкой

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
Аннотация: Представлена инновационная схема волоконного оптического параметрического генератора с двухплечевой синхронной накачкой. Проведено её численное моделирование в широком диапазоне параметров. Найдены области существования стабильных режимов генерации параметрических импульсов в зависимости от пиковой мощности импульсов накачки и их временного перекрытия с параметрическими импульсами (относительной задержки) при отстройке несущей длины волны импульсов накачки в плечах до 1 нм и при использовании фотонно-кристаллического волокна длиной 33 и 43 см. Показано, что данная двухплечевая синхронная накачка даёт возможность почти в два раза по сравнению с линейной схемой увеличить максимальную энергию генерируемых импульсов, до 57 нДж, и действует подобно расстроенным фильтрам генератора Мамышева, позволяя получать импульсы с параметрами, недоступными при использовании других схем.
Ключевые слова: волоконный оптический параметрический генератор, фотонно-кристаллическое волокно, когерентная антистоксова рамановская спектроскопия, двухплечевая синхронная накачка, численное моделирование.
Поступила в редакцию: 16.09.2022
Исправленный вариант: 28.10.2022
Принята в печать: 28.10.2022
Образец цитирования: В. Д. Ефремов, Д. С. Харенко, “Численное исследование схемы волоконного оптического параметрического генератора с двухплечевой синхронной накачкой”, Квантовая электроника, 52:11 (2022), 979–983

Скачать (.pdf)

Исследование влияния взаимодействия спектральной фильтрации и медленного насыщающегося поглощения на формирование сверхкоротких импульсов в волоконных лазерах

  • Новосибирский государственный университет
Аннотация: Исследован процесс формирования сверхкоротких импульсов в волоконном лазерном резонаторе с медленным насыщающимся поглотителем и спектральным фильтром. Установлено, что в резонаторе с полной нормальной хроматической дисперсией конечное время релаксации насыщающегося поглотителя приводит к спектральному смещению генерируемых импульсов относительно центральной длины волны спектрального фильтра. Численные результаты верифицированы с помощью двух экспериментальных лазерных источников: кольцевого волоконного лазера с насыщающимся полупроводниковым зеркалом и волоконного лазера с усиливающим нелинейным петлевым зеркалом. Полученные результаты актуальны для проектирования источников сверхкоротких импульсов в приложениях, для которых спектральные свойства излучения являются ключевыми.
Ключевые слова: волоконные лазеры, синхронизация мод, насыщающийся поглотитель, спектральная фильтрация, диссипативные солитоны.
Поступила в редакцию: 16.09.2022
Исправленный вариант: 27.10.2022
Образец цитирования: А. Ю. Кохановский, А. E. Перепелов, К. В. Серебренников, “Исследование влияния взаимодействия спектральной фильтрации и медленного насыщающегося поглощения на формирование сверхкоротких импульсов в волоконных лазерах”, Квантовая электроника, 52:11 (2022), 975–978

Скачать (.pdf)

Управление числом солитонов в волоконном лазере путем резонансной инжекции внешнего узкополосного излучения

  • Ульяновский государственный университет
  • НПК «Технологический Центр» МИЭТ
  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, г. Санкт-Петербург
  • Faculte Polytechnique, Université de Mons–Hainaut
Аннотация: Исследованы механизмы, лежащие в основе процессов рождения и аннигиляции солитонных импульсов под действием внешней инжекции. Показано, что в зависимости от текущей мощности накачки волоконного солитонного лазера инжекция может стимулировать рождение нового солитона, воздействуя на непрерывный фон в резонаторе, либо приводить к аннигиляции солитона, уменьшая величину насыщающегося усиления. Результаты проведенного численного моделирования находятся в принципиальном согласии с результатами эксперимента.
Ключевые слова: волоконные лазеры, гармоническая синхронизация мод, генерация и аннигиляция солитонов.
Поступила в редакцию: 16.09.2022
Исправленный вариант: 21.10.2022
Принята в печать: 21.10.2022

Скачать (.pdf)

Одночастотный эрбиевый лазер на основе случайной распределенной обратной связи, реализованной на неоднородностях фазовой маски

М. И. Скворцов, С. Р. Абдуллина, А. А. Власов

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
Аннотация: Представлен одночастотный эрбиевый лазер, генерирующий на длине волны ∼1555.8 нм, со случайной распределенной обратной связью, которая реализована за счет неоднородностей фазовой маски при записи одиночной высокоотражающей волоконной брэгговской решетки. Спектр такой решетки содержит асимметричные боковые резонансы, расположенные преимущественно в длинноволновой области спектра. На длине волны одного из провалов, разделяющих данные резонансы, наблюдается одночастотная лазерная генерация с шириной линии ∼1 кГц при максимальной выходной мощности 0.74 мВт, полученной при мощности накачки 540 мВт. Мощностные и спектральные характеристики представленного лазера сравнимы с характеристиками регулярного лазера с распределенной обратной связью.
Ключевые слова: волоконные лазеры, волоконная брэгговская решетка, одночастотная генерация.
Поступила в редакцию: 16.09.2022
Исправленный вариант: 24.10.2022
Принята в печать: 24.10.2022
Образец цитирования: М. И. Скворцов, С. Р. Абдуллина, А. А. Власов, “Одночастотный эрбиевый лазер на основе случайной распределенной обратной связи, реализованной на неоднородностях фазовой маски”, Квантовая электроника, 52:11 (2022), 963–966

Скачать (.pdf)