Ученые НГУ выиграли грант РНФ в области нелинейной фотоники

Заведующий лабораторией нелинейной фотоники Физического факультета НГУ Сергей Турицын и научный сотрудник лаборатории нелинейной фотоники ФФ НГУ Анастасия Беднякова выиграли грант РНФ с проектом «Исследование нелинейных гибридных оптоволоконных лазерных систем с обратной связью и полупроводниковым усилителем» в конкурсе 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (РНФ-DFG).

Целью проекта является теоретическое, численное и экспериментальное исследование появления когерентных структур из шума, нелинейного формирования таких структур в гибридных волоконных лазерах с полупроводниковым усилителем и применение методов машинного обучения для разработки «умных» гибридных волоконных лазерных систем.

Общая сумма финансирования проекта составляет 18 миллионов рублей (в 2021 году будет выделено 6 млн. рублей).

Все ожидаемые результаты важны для многочисленных современных и будущих научных и промышленных лазерных применений, начиная от оптической связи и заканчивая медициной. В настоящее время ведется интенсивная работа по разработке новых типов лазеров как в ведущих компаниях, так и во многих академических группах по всему миру, что обусловлено высокой научной и социальной значимостью применений лазеров.

— Как в России, так и в Германии фотоника признана одной из быстроразвивающихся современных технологий, которая позволяет осуществить прорывные разработки в области широкополосной связи, высокопроизводительных вычислений, промышленного производства, дисплеев, медицины и здравоохранения, освещения, биологических наук, а также в других отраслях. Лазерные технологии лежат в основе фотоники. Рассматриваемая технология гибридных волоконных лазерных систем с полупроводниковым усилителем представляет интерес для многих секторов экономики. Она способна содействовать прогрессу в таких областях как связь, мониторинг окружающей среды, здравоохранение и медицина, метрология, спектроскопия, автомобильная промышленность и другие. Новые типы современных лазеров будут иметь прямое воздействие на достижения в области науки и технологий, цифровой экономики и во многих других областях промышленности, бизнеса, инноваций, общественных услуг, а также практически на все аспекты нашей повседневной жизни. Однако современные лазеры представляют собой сложные нелинейные системы и, несмотря на их успешное применение, они все еще являются объектом исследований.

Понимание нелинейных процессов, лежащих в основе работы лазеров, позволит создать новые типы систем и улучшить их контроль.

Поэтому фундаментальное математическое исследование нелинейных моделей, описывающих лазерные системы, играет важную роль в развитии этой технологии. Предлагаемые исследования помогут сохранить на высоком уровне российские и немецкие достижения в фундаментальной науке, включая нелинейную фотонику, лазерную физику, волоконно-оптические технологии, полупроводниковые технологии, математические исследования сложных систем и другие, — отметил профессор, заведующий лабораторией нелинейной фотоники Физического факультета НГУ Сергей Турицын.

Партнерами с немецкой стороны является теоретическая группа из Института Вейерштрасса по прикладному анализу и стохастике (Weierstrass Institute for Applied Analysis and Stochastics, Берлин) под руководством профессора Андрея Владимирова.

Предшествующие исследования Сергея Турицына и лаборатории нелинейной фотоники НГУ, а также Андрея Владимирова в WIAS (Берлин) в области лазерной физики и технологий вызвали большой интерес научного сообщества.

Ожидаемые результаты исследований в рамках проекта имеют не только большое научное, но и практическое значение: будут исследованы нелинейная физика и инженерные дизайны, лежащие в основе новых типов гибридных волоконных лазерных системах с полупроводниковым усилителем с использованием теории, численного моделирования и эксперимента, что позволит создать технологическую платформу для разработки нового поколения «умных» лазеров.