Победители Конкурса Лазерной ассоциации 2020 года на лучшую отечественную разработку в области фотоники

Лазерные технологии, Научная библиотека Комментарии к записи Победители Конкурса Лазерной ассоциации 2020 года на лучшую отечественную разработку в области фотоники отключены

Номинация «Источники лазерного излучения и их компоненты, устройства управления лазерным лучом и его транспортировки

 

Лазерный диодный модуль высокой энергетической яркости с волоконно-оптическим выводом ЛМД-50

ООО «НПП «Инжект», Саратов – диплом I степени

В последнее десятилетие наблюдается бурный прогресс в материалах, конструкциях и технологиях производства диодных лазеров.
Мировой выпуск ЛД стабильно превышает 40% (9846 млрд долл. в 2019г.) в объеме производства лазеров всех типов

В этой связи создание высокоэффективных диодных лазерных модулей является приори-тетной задачей.
В ООО «НПП «Инжект» в 2018-2019гг. была проведена разработка лазерного диодного мо-дуля ЛМД-50 (в наименовании использован международный термин «fiber-coupled modules») и начато его производство. Презентация изде-лия состоялась в марте 2019г. на выставке «ФОТОНИКА-2019» в Москве.
В процессе разработки этого модуля была создана топология и технология изготовления активного элемента (лазерного диода) и прецизионной сборки модуля, спроектирована оптическая схема вывода излучения из корпуса мо-дуля и изготовлены оптические микролинзовые элементы, обеспечивающие достижение выходной мощности лазерного излучения 50 Вт в непрерывном режиме в сердцевине световода с диаметром 105 мкм.

В конструкции ЛМД-50 использованы материалы, изготовленные в России, поэтому применение этих модулей в новых отечественных разработках волоконных лазеров и лазерных приборов исключает импорт, устраняет зависимость от монопольного поставщика и открывает новые возможности для создания отечественных волоконных лазеров.

Лазерный диодный модуль предназначен для использования в качестве источника мощного оптического излучения и имеет хорошие перспективы использования в аппаратуре широкого применения − в системах диодной накачки волоконных лазеров; лазерной микрообработке материалов; медицинских приборах и научных исследованиях.

Номинация «Оптическая связь и фотонная информатика»

 

Блок агрегатора MS-400E ООО «Т8», Москва – диплом I степени

Блок агрегатора MS-1200E ООО «Т8», Москва – диплом II степени

В конце 2000-х годов на смену традиционным системам связи с прямым детектированием оптического сигнала пришли си-стемы связи с когерентным приёмом и цифровой обработкой принятого оптического сигнала («когерентные системы»). Суть когерентного приёма состоит в том, что принятый из линии сигнал смешивается с излучением опорного лазера на близкой частоте. Разностный сигнал оцифровывается с помощью высокоскоростного аналого-цифрового преобразователя, после чего анализируется и обрабатывается на специализированном когерентном цифровом сигнальном процессоре (Coherent DSP). Это позволяет детектировать одновременно амплитуду и фазу сигнала для каждой из поляризаций.
Переход к когерентному приему открыл возможность применения многоуровневых амплитудно-фазовых форматов модуляции и соответствующего неограниченного повышения спек-тральной эффективности (рис.1).
На протяжении последних десяти лет когерентные системы прошли несколько этапов своего развития, начиная с первых систем со скоростью передачи 40 Гбит/с по одной длине волны (сим-вольная скорость 20 Гбод, формат модуляции DP-BPSK) и до наиболее современных разрабатываемых систем со скоростью передачи 800 Гбит/с по одной длине волны (символьная скорость 90-100 Гбод, формат модуляции DP-64QAM). Таким образом, примерно за 10 лет сим-вольная скорость в коммерческих когерентных системах выросла почти в 3 раза, а символьная эффективность – в 6 раз, что обеспечило рост скорости передачи по одной длине волны в 15 раз

Использование более сложных форматов модуляции, с одной стороны, позволяет кратно увеличить скорость передачи информации по одной оптической несущей (при той же сим-вольной скорости, т.е. тактовой частоте модуляции), но, с другой стороны, ведёт к кратному падению дальности передачи.
Дальность передачи не менее важна для операторов связи, чем скорость передачи по одной длине волны. Современные когерентные си-стемы поддерживают возможность выбора формата модуляции, благодаря чему оператор может настроить оптимальный для своих задач баланс между дальностью и скоростью передачи данных. Максимальная удельная производи-тельность (произведение спектральной эффективности на дальность передачи) достигается в системах 100 Гбит/с с модуляцией DP-QPSK.
Компания «Т8» (www.t8.ru) — ведущий производитель телекоммуникационного оборудования спектрального уплотнения (DWDM) для оптических сетей связи в России и странах СНГ. Мы предлагаем комплексные решения по по-строению DWDM-сетей под ключ, нами введено в эксплуатацию свыше 80 000 км.
Благодаря исследованиям в области оптоэлектроники, высокого профессионализма и отличного образования сотрудников, нами разрабатывается современное телекоммуникационное оборудование с передовыми характеристиками, которое отвечает всем требованиям заказчика.

Блок агрегатора MS-400E

До 2018 года проводилась разработка изделия. Блок агрегатора впервые представили на выставке «СВЯЗЬ-2018». В том же году был налажен запуск и серийное производство. Во втором квартале 2018 года была завершена первая инсталляция у заказчика (дата-центр ПАО Сбербанк). В настоящий момент продукт производится серийно.
Блок агрегатора MS-400E (рис.3) – ключевой элемент телекоммуникационной системы спек-трального уплотнения (DWDM) для организации высокоскоростных линий связи по оптическому волокну. Устройство предназначено для использования на волоконно-оптических линиях связи магистральных операторов и позволяет организовать каналы связи со скоростями до 400Гбит/с на одной длине волны. В одном во-локне возможна организация до 40 информационных каналов с шагом 50 Гц.
На блоке MS-400E был поставлен рекорд пере-дачи данных на 520 км. В ходе эксперимента была организована линия связи по одной несу-щей 200G в одном пролете на 520 км. В результате на практике доказано, что требования к качеству линий связи у современных транспондеров 200G приблизились к требованиям стандартных 100G-транспондеров. Таким образом, транспондеры MS-400E в режиме передачи сигнала со скоростью 200 Гбит/с можно применять в существующих ВОЛС, на которых работают транспондеры 100G. Переход на новое поколение транспортного оборудования обеспечивает двукратное увеличение пропускной способности DWDM-систем связи с сохранением дальности передачи.

Переход на новое поколение транспортного оборудования обеспечивает двукратное увеличение пропускной способности DWDM-систем связи с сохранением дальности передачи, что приводит к снижению стоимости трафика практически вдвое. Блок разработан и производится в РФ. На устройство распространяется действие статуса телекоммуникационного оборудования российского происхождения. Российских конкурентов блока нет. Блок агрегатора MS-400E конкурирует по техническим характеристикам с ведущими зарубежными производителями, имеет преимущество в цене (он дешевле в 1,5 раза) и обладает широкими возможностями по настройке и адаптации под требования заказчика.

Блок агрегатора MS-1200E

До 2019 года производилась разработка мультифункционального мукспондера с канальной скоростью до 600 Гбит/с. Блок впервые был представлен на выставке «СВЯЗЬ 2019». В 2020 году завершается финальный этап эксплуатационного тестирования и начинается серийное производство. Блок агрегатора MS-1200E (рис.4) является ключевым элементом систем спектрального уплотнения (DWDM) для волоконно-оптических линий связи. Это мультифункциональное оборудование для организации оптических каналов связи: • протяженных пролетов; • городских сетей и дата-центров. Устройство организует супер-канал с пропускной способностью до 1,2 Тбит/с. Супер-ка-нал является логическим объединением двух физических каналов 600 Гбит/с, который со стороны клиента виден как один канал. Блок со-стоит из агрегаторов, передающих до 12×100 Гбит/с клиентских сигналов в когерентных каналах 2×600 Гбит/с. Оборудование поддерживает клиентские протоколы 100 GE / OTU4 и модули QSFP28. Количество клиентских интерфейсов – 8 или 12. Полная скорость передачи 80х600Гбит/ = 48 Тбит/с.
Блок поддерживает передачу до 1200 Гбит/с по двум длинам волн (линейная скорость изме-няется от 100 до 600 Гбит/с), передает данные в OTN-формате с использованием коррекции ошибок Soft-FEC. За счет применения разнооб Лазер с перестройкой длины волны с шагом 6,25 ГГц позволяет организовать до 40 каналов 600Гбит/с и 48 DWDM каналов 400 Гбит/с в C-диапазоне и сетке 100 ГГц или до 96 DWDM каналов 200 Гбит/с в C-диапазоне и сетке 50 ГГц.
Переход на новое поколение транспортного оборудования обеспечивает трехкратное увеличение пропускной способности DWDM-систем связи с небольшим сокращением дальности передачи данных. Оборудование позволяет снизить стоимость трафика практически втрое. Блок разработан и производится в РФ. На устройство распространяется действие статуса телекоммуникационного оборудования российского происхождения. Российских конкурентов блока нет и не будет в ближайшие годы. Блок агрегатора MS-1200E конкурирует с ведущими зарубежными производителями, при сравнимых технических характеристиках его цена в 1,5 раза ниже и он обладает широкими возможностями по настройке и адаптации под требования заказчика.

Номинация «Лазерные технологии в промышленности и энергетике

 

Толщиномер лазерный ТЛ-3

ООО «НПП «Микрон» в составе УрФУ (Екатеринбург) – диплом I степени

Традиционные измерители геометрических параметров проката − рентгеновские и радиоизотопные толщиномеры − не всегда эффективны. Их применение в АСУ технологических процессов ограничивают высокая стоимость и габариты. Альтернативой являются лазерные толщиномеры (см. рис.1), которые не содержат дорого-стоящих элементов, например, рентгеновских трубок, и на порядок дешевле по сравнению с рентгеновскими и радиоизотопными. При эксплуатации лазерного толщиномера нет необходимости соблюдать санитарные требования эксплуатации радиоизотопных приборов и источников, генерирующих рентгеновское излучение (САН ПиН 2.6.1.1015-01, САН ПиН 2.6.1.1282-03).
В состав лазерного толщиномера входят из-мерительная скоба, промышленный компьютер, калибровочное устройство, аттестованный набор эталонов.

Лазерный толщиномер ТЛ-3 был разработан по Договору с ПАО «Северский трубный завод» г.Полевской и работает круглосуточно на стане в трубоэлектросварочном цехе с 2018г. с ежедневной проверкой погрешности измерения по аттестованным эталонам. Для очистки от грязи
и окалины с оптических люков нижнего фотоэлектрического модуля, расположенного под движущимся прокатом, прибор подключен к магистрали сжатого воздуха с давлением 3-5 атм., период сдува − 5 мин.
Толщиномер [5] используется для сортировки проката по толщине и в качестве датчика толщины в составе АСУ машины гибоволочения, управляя величиной деформации металлической полосы для уменьшения толщины и экономии металла.

Победители Конкурса Лазерной ассоциации на лучшую выпускную квалификационную работу в области лазерной техники и лазерных технологий за 2019г.

Магистерские диссертации

 

Донодин Александр Игоревич (Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана) – за лучшее конструктивное решение, представленное в работе «Генерация суперконтиниума в халькогенидных световодах на основе тулиевого волоконного фемтосекундного лазера».
Руководитель − Лазарев Владимир Алексеевич, кандидат технических наук, доцент.

На данный момент основными методами проведения спектроскопического анализа газовых смесей являются вибрационная спектроскопия (с использованием глобара), масс спектроскопия и др. Из-за сложности и громоздкости установок для проведения масс-спектроскопии и востребованности увеличения точности необходимы усовершенствования существующих методов. Одним из подходов является замена глобара на источник сверхширокого, яркого и когерентного света (суперконтинуума). В дан-ной работе разработана схема для генерации суперконтинуума в халькогенидных световодах на основе тулиевого волоконного фемтосекундного лазера. Для этого создана программа для математического моделирования распространения импульса в оптических световодах и математическая модель фемтосекундного лазера, а также проведена верификация с экспериментальными исследованиями.

Кузьмин Дмитрий Владимирович (Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана) – за инновационную ценность, изложенную в работе «Исследование метода записи дифракционных решеток в фото-терморефрактивных стеклах с помощью фемтосекундного лазера».
Руководитель − Одиноков Сергей Борисович, доктор технических наук, профессор.

Многие ведущие мировые компании в настощее время проводят разработки в области записи дифракционных элементов (ДОЭ). Перспективный путь решения данной задачи связан с получением ДОЭ, сформированных в виде внутреннего рельефа, т.е. изменения показателя преломления либо в околоповерхностном слое, либо в некоторой части или внутри всего объема фоточувствительного материала.
Наиболее перспективным является получение ДОЭ в виде внутреннего рельефа на специальных фототерморефрактивных стеклах (ФТР-стеклах), т.е. в виде изменения показателя преломления, либо в околоповерхностном слое в виде тонкого слоя толщиной до 1 мкм, либо в приповерхностном слое толщиной 10-100 мкм, либо внутри в полном объеме материала толщи-ной до 1-10 мм. Такие ФТР-стекла защищены от механических, температурных и климатических внешних воздействий.
В данной ВКР была разработана технология по-лучения ДОЭ в ФТР-стеклах с помощью фемтосекундных лазеров, которая представляет собой передовую технологию мирового уровня. В этом случае ДОЭ сочетает в себе одновременно как тонкие дифракционные решетки, так и объемные брэгговские дифракционные решетки с дифракционной эффективностью до 90%. По результатам работы автором было опубликовано 4 статьи в материалах международных конференций.

Чернов Максим Витальевич (Федеральное государственное автономное образовательное учре-ждение высшего образования Мордовский государственный университет) − за лучшее техноло-гическое решение, предложенное в работе «Апконверсионная люминесценция порошков MF2:Er,Ho и MF2:Ho при возбуждении лазерным излучением с длинами волн 1,5 и 2,0 мкм».
Руководитель – Ляпин Андрей Александрович, кандидат физико-математических наук, доцент.

В настоящее время большое количество научных работ посвящено поиску эффективных апконверсионных люминофоров с заданным спектром излучения, обеспечивающих преобразование инфракрасного излучения в видимое свечение. Это связанно с широким практическим применением данных материалов в лазерной физике, светотехнике, медицине и биологии. В настоящей выпускной квалификационной ра-боте было проведено изучение природы апконверсионной люминесценции и спектрально-люминесцентных свойства фторидных люминофоров SrF2, легированных ионами Er3+, Yb3+ и Ho3+, при возбуждении инфракрасным лазерным излучением широкого спектрального диапазона длин волн. Была сделана оценка эффективности преобразования инфракрасного лазерного излучения исследуемыми материалами. Также были изучены возможности управления спектром излу-чения люминофоров. Проведенное исследование показало, что природа возникновения интенсивного апконверсионного свечения в данных мате-риалах объясняется сильным межионным взаимодействием редкоземельных ионов. Изменяя концентрацию легированной примеси, состав материала, длину волны возбуждения и плотность мощности, можно получать люминофоры с заданным спектром излучения. В ходе исследования было показано, что фторидные люминофоры являются эффективными преобразователями инфракрасного лазерного излучения. Результаты фундаментального исследования апконверсион-ной люминесценции фторидных люминофоров были использованы ООО «Фотонные Технологические Системы» при разработке эффективных визуализаторов лазерного излучения.

Выпускные квалификационные работы бакалавров

 

Конурбаев Олжас Рыспекович (Национальный исследовательский Томский государственный университет) − за лучшее конструктивное решение, предложенное в работе «Динамика процесса фотолиза молекул нитроароматических соединений с последующим оптическим возбуждением флуоресценции NO–фрагментов».
Руководитель − Горлов Евгений Иванович, кандидат физ.-мат. наук, доцент.

Работа посвящена исследованию динамических характеристик процесса лазерной фрагментации/лазерно-индуцированной флуоресценции (ЛФ/ЛИФ) в парáх нитросоединений при синхронизированном двухимпульсном воздействии. Показано, что вследствие инерционности механизма диссоциации молекул нитросоединений процесс образования фрагментов продолжается и после снятия оптического возбуждения. При этом максимальная концентрация фрагментов достигается за время, в не-сколько раз превосходящее стандартную дли-тельность импульса фрагментации (10–20 нс). На примере нитробензола экспериментально показано, что при разнесенном во времени двухимпульсном (одно- и двухчастотном) лазерном воздействии на молекулы нитросоединения и продукты их распада (NO-фрагменты) при оптимальном значении временной задержки между импульсами можно повысить чувствительность метода ЛФ/ЛИФ примерно на порядок.
Представлена математическая модель, позволяющая проследить временную динамику процесса двухимпульсной ЛФ/ЛИФ паров нитросоединений. Хорошее согласие экспериментальных данных и результатов расчета свидетельствует об адекватности разработанной модели для описания процесса ЛФ/ЛИФ. При этом показано, что расчетные значения констант скорости диссоциации, известные из литературных источников, противоречат данным эксперимента и требуют уточнения.

Симонян Размик Артоваздович (Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) − за новое принципиальное решение «Флексоэлектрический вклад в фотореактивный отклик в кристалле титаната висмута Bi12TiO20 среза (100) при встречном взаимодействии световых волн».
Руководитель − Шмаков Сергей Сергеевич; кандидат техн. наук, доцент.

Значительный интерес к флексоэффекту связан с необходимостью описания физических свойств материалов и новых явлений, наблюдаемых в устройствах с использованием этих мате-риалов. В целом ряде работ были проведены измерения и оценки значений некоторых флексоэлектрических коэффициентов в пьезоэлектрических кристаллах, в том числе и в фоторефрактивных кристаллах титаната висмута.
Целью работы являлось исследование флексоэлектрического эффекта, дающего дополни-тельный вклад в фоторефрактивный отклик в не-легированном кристалле титаната висмута (Bi12TiO20) Х-среза при встречном взаимодействии стационарной опорной волны с фазово-модулированной сигнальной волной, имеющих
круговые поляризации разных знаков вращения, а также вычисление значения коэффициента флексоэффекта для данного кристалла.
Для решения проблемы использовался метод адаптивной голографической интерферометрии как наиболее чувствительный и эффективный. Стоит также отметить, что исследуемый эффект дает вклад при встречном взаимодействии, значит для его выявления использование голографической интерферометрии на основе отражательных голограмм в фоторефрактивных кристаллах наиболее актуально.

Победителями Конкурса ВКР были признаны 8 работ (см. «Л-И», №9 (672), май 2020), в настоящем выпуске опубликованы их краткие описания, полученные от авторов до 15 июня с.г.

Источник: Лазер-Информ N 11-12 (674-675), июнь 2020

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top