| Аннотация |
Данный проект направлен на решение фундаментальных и прикладных задач, связанных с использованием высокодобротных оптических микрорезонаторов.
Высокодобротные оптические микрорезонаторы были предложены и впервые реализованы в МГУ 30 лет тому назад. В последние годы наблюдается взрывной интерес к их использованию в прикладных проектах и научных исследованиях. Микрорезонаторы успешно применяются для создания компактных устройств прикладной оптики, разработки сверхстабильных лазеров, реализации различных нелинейных и квантовых процессов. Однако, по мнению заявителей проекта, до сих пор используется далеко не весь богатый потенциал таких структур.
Ранее в работах заявителей Проекта была подробно исследована динамика большого числа нелинейных и квантовых процессов в системе “микрорезонатор-лазер”, в том числе были найдены новые виды локализованных временных структур (т.н. платиконов); был детально изучен эффект затягивания частоты лазера модой микрорезонатора с учётом его нелинейности, заявителями Проекта был исследован широкий спектр перспективных материалов, позволяющих создавать высокодобротные микрорезонаторы для различных диапазонов, что, в целом, создало задел для выполнения данного проекта.
В рамках заявляемого Проекта будет продолжено изучение сложной динамики в системе “микрорезонатор-лазер” и будут выявлены новые режимы, перспективные для решения актуальных задач передовой фотоники. Для этого будут разработаны и экспериментально верифицированы новые теоретические модели, и численные алгоритмы, которые позволят более точно описать как уже известные режимы, в том числе и предсказанные заявителями проекта режимы многочастотного и нелинейного затягивания, модуляции усиления лазера в режиме затягивания, а также четырехволнового смешения в активной среде лазера, так и принципиально новые. Будет изучено одновременное затягивание нескольких лазеров модами одного нелинейного резонатора. На основе полученных результатов будут предложены новые устройства для современной фотоники и радиофотоники, такие как высокостабильные лазеры, оптоэлектронные генераторы, генераторы частотных гребёнок, устройства для передачи квантового ключа.
Несмотря на огромный интерес в мире к микрорезонаторам, основные результаты были получены для телекоммуникационного диапазона. Их применение в других диапазонах зачастую ограничивается свойствами материалов, например, линейным и нелинейным поглощением. Между тем, средний ИК диапазон представляет огромный интерес для аналитической спектроскопии и задач мониторинга из-за наличия в нём полос поглощения различных материалов. Ранее авторами проекта был разработан ряд методик, применение которых позволило достичь рекордных уровней добротности не только на телекоммуникационных длинах волн, но и в других диапазонах. В рамках проекта планируется исследовать свойства как уже изготовленных микрорезонаторов (например, из кремния и германия) на больших длинах волн (4.6 мкм и 8.6мкм), так и из других полупроводниковых материалов, например, арсенида галлия. Будет также изучена возможность стабилизации лазеров и генерации частотных гребёнок в этих диапазонах.
Высокодобротные оптические микрорезонаторы с их многомодовой структурой, большим временем диссипации, концентрацией поля в малом объеме и, как следствие, эффективным нелинейным взаимодействием представляют собой прекрасный инструмент для формирования неклассических состояний света. В рамках проекта будут разработаны более эффективные подходы для их формирования и характеризации, а также предложены новые методы применения таких состояний. Будет теоретически и экспериментально изучена генерация сжатых состояний при двухчастотной накачке в режиме затягивания, а также неклассических негауссовских состояний, в частности состояний типа "кот Шредингера” в микрорезонаторах. Планируется разработать схему квантового сенсора на их основе с чувствительностью, превышающей квантовый предел.
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
