Исследование возможности применения резонаторных методов для генерации гармоник излучения волоконных лазеров в синем и УФ спектральных диапазонах
| Название НИОКТР | Исследование возможности применения резонаторных методов для генерации гармоник излучения волоконных лазеров в синем и УФ спектральных диапазонах |
|---|---|
| Аннотация | Спрос на непрерывные УФ-лазеры со стороны биомедицинских наук, полупроводниковой литографии, микроэлектроники, оптических приборов, модификации материалов и других прикладных приложений растет с каждым годом. Такие лазеры обеспечивают точность и миниатюризацию (одномодовые источники) или мощность для модификации (многомодовые источники). С бурным развитием волоконных лазеров и сенсоров стала востребованной модификация показателя преломления в германо-силикатных стеклах для записи волоконных брэгговских решеток (ВБР). Для этой цели используется полоса поглощения вблизи 242 нм, где источниками излучения служат газовые лазеры – эксимерные (ArF, KrF) или вторая гармоника от излучения аргонового лазера. Недостатками газовых лазеров является низкий КПД, громоздкость, сложная система охлаждения и небольшой срок службы газовых трубок. С другой стороны, волоконные лазеры обладают большой мощностью излучения при хорошем качестве пучка, они гибки и стабильны при использовании, компактны и довольно дешевы. Поэтому перенос их излучения в видимый диапазон с помощью нелинейного преобразования в кристаллах - генерации гармоник, параметрического процесса и суммирования частот, является актуальной задачей. В качестве фундаментальной волны в основном используют излучение мощного иттербиевого волоконного лазера в диапазоне 1020 – 1100 нм. Однако для получения четвертой гармоники вблизи 242 нм необходимо мощное излучение вблизи 970 нм, что для иттербиевых световодов проблематично из-за большого сечения поглощения в этой области и конкурирующей генерации на 1030 нм. Мы предлагаем использовать разработанный в нашей лаборатории ВКР-лазер с прямой диодной накачкой, генерирующий излучение мощностью несколько десятков Ватт с хорошим качеством пучка на длинах волн менее 1 мкм. Эффективное заведение многомодовой накачки от доступных лазерных диодов в диапазоне 915-940 нм напрямую в сердцевину многомодового световода позволяет упростить конфигурацию лазера, а эффект “чистки пучка” при ВКР-преобразовании в волокнах с градиентным профилем показателя преломления - существенно улучшить качество генерируемого пучка. Данный проект направлен на разработку и исследование новых схем генерации мощного излучения на длине волны 976 нм на основе волоконных лазеров и эффективное удвоение и потенциально учетверение частоты такого излучения в резонаторной схеме. Для этого необходимо решить фундаментальный вопрос согласования и селекции продольных мод ВКР-лазера с модами высокодобротного резонатора, вопрос фильтрации поперечных мод лазера для увеличения эффективности преобразования, а также обеспечить стабильность фундаментальной волны. Новизна подхода состоит в использовании новых источников лазерной генерации на 976 нм и разработки метода эффективного накопления многочастотного маломодового излучения во внешнем высокодобротном резонаторе за счет создания слабой обратной связи между резонатором лазера и высокодобротным резонатором. В практическом плане проект направлен на создание мощного источника непрерывного излучения с длиной волны 488 нм на основе волоконного лазера с возможностью его дальнейшего преобразования во внешнем резонаторе в УФ диапазон вблизи 244 нм для использования в записи ВБР, что потенциально позволит заменить газовые лазеры, использующиеся для этой цели. Кроме того, реализация проекта имеет большой потенциал практического использования для задач лазерной литографии при производстве микроэлектронных чипов. Это задача очень важна как с точки зрения импортозамещения, так и для развития отечественных конкурентных лазерных литографических установок. Уменьшенная длина волны УФ излучения (сейчас в основном используется 355 нм) поможет существенно уменьшить пространственные размеры элементов чипа. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 3000.0 |
| Дата начала | 2025-04-17 |
| Дата окончания | 2026-12-30 |
| Номер контракта | 25-22-20070 |
| Дата контракта | 2025-04-30 |
| Количество отчетов | 9 |
| УДК | 535:530.182:621.372.632 |
| Количество просмотров | 6 |
| Руководитель работы | Евменова Екатерина Алексеевна |
| Руководитель организации | Бабин Сергей Алексеевич |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ЭЛЕКТРОМЕТРИИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | — |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-07-08 13:45:37 UTC, 2025-07-08 13:45:37 UTC |
| ОКПД | Работы оригинальные научных исследований и экспериментальных разработок в области естественных и технических наук, кроме биотехнологии |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | УФ диапазон; высокодобротный резонатор; генерация оптических гармоник; ВКР-лазер; Волоконный лазер |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 29.33.29 - Преобразование частот методами нелинейной оптики |
| OECD | — |
| OESR | Оптика (включая лазерную оптику и квантовую оптику) |
| Приоритеты научно-технического развития | — |
| Регистрационные номера | — |