|
Руководитель Проекта: д.т.н., доцент, профессор кафедры линий связи и измерений в технике связи Бурдин А.В.
Исполнитель Проекта: д.т.н., доцент, профессор кафедры линий связи и измерений в технике связи Бурдин А.В.
Основные, полученные в ходе выполнения первого этапа Проекта в 2021 г., российской исследовательской группой, результаты:
1. В ходе реализации 2го этапа Проекта были продолжены научно-технические работы и экспериментальные исследования по модификации технологического процесса и выявлению оптимальных режимов изготовления киральных микроструктурированных оптических волокон (МСОВ) с наведением высоко интенсивной закрутки (более 100 об/м) без ухудшения параметров передачи световода. Так, в результате проведенного комплекса работ 2й очереди модернизации вытяжной башни достигнуто увеличение скорости вращения предволокна в узле подачи преформ до 2000 об/мин. Указанные параметры технологического процесса были успешно протестированы при изготовлении маломодового оптического волокна (ОВ) "традиционной" коаксиальной конструкции (сердцевина, окруженная одной внешней сплошной оболочкой) с градиентным профилем показателя преломления. Впервые в РФ были изготовлены киральные ОВ указанного типа с наведенной скруткой 1000 об/м, определен технологический режим производства кварцевых ОВ "традиционной" "коаксиальной" конструкции с экстремально высокой степенью киральности - 1000 об/м.
2. Проведен комплекс работ по модернизации адаптера подачи избыточного давления в каналы предволокна МСОВ, в результате чего обеспечивается искомое увеличение скорости вращения в узле подачи преформ до 2000 об/мин при одновременной подаче искомого избыточного давления в каналы предволокна, предотвращающего схлопывание каналов в процессе вытяжки МСОВ. Экспериментально подтверждена надежность конструкции адаптера и высокая воспроизводимость заданной структуры поперечного сечения МСОВ на длинах более 50 метров, закрученного с периодом скрутки 500 об/м. Впервые в РФ были изготовлены опытные образцы "стабильных" длин (более 50 м) киральных МСОВ различной конфигурации с максимальной степенью наведенной скрутки 500 об/м, а также опытные образцы МСОВ, сохраняющие неизменность структуры на длинах менее 50 м с сильно наведенной киральностью до 700 об/м.
3. Разработан технологический процесс изготовления опорных конструктивных элементов МСОВ на основе кварцевого стекла, легированного GeO2 - заготовок-стержней со ступенчатым профилем показателя преломления и заготовок-труб с применением традиционных подходов газофазного легирования кварцевого стекла в MCVD (модифицированное внутреннее газофазное осаждение) методе синтеза преформ специальных ОВ.
4. Впервые изготовлены опытные образцы кварцевых маломодовых МСОВ с 6 сердцевинами и наведенной киральностью 50, 100, 400 и 500 об/м на основе сборок с включением опорных конструктивных элементов, легированных GeO2. Проведены исследования их характеристик и параметров передачи, выполнены экспериментальные исследования маломодовых режимов их функционирования.
5. Изготовлены опытные образцы предволокон безсердцевинных МСОВ с 7 капиллярами на основе кварцевого стекла, легированного GeO2, размещенными в центральной части сечения волоконного световода.
6. Проведено исследование маломодовых режимов функционирования волоконно-оптического элемента, представляющего собой волоконную решетку Брэгга (ВРБ), записанную в ранее полученных на 1м этапе выполнения проекта слабо-киральных маломодовых ОВ (FMF - Few Mode Fibers) с увеличенной высотой квазиступенчатого профиля показателя преломления, диаметром сердцевины 11 мкм, диаметром оболочки 125 мкм, числовой апертурой NA=0.22, поддерживающих 4-модовый (LP01, LP11, LP21, LP02) режим передачи оптического сигнала в диапазоне длин волн 1450…1700 нм. Проведена серия экспериментальных исследований динамики спектральных откликов ВРБ, записанных в указанных ОВ при термическом и механическом воздействии.
7. Продолжены экспериментальные исследования пропускной способности полученных на 1м этапе выполнения Проекта новых кварцевых многомодовых ОВ с экстремально увеличенным до 100 мкм диаметром сердцевины и "традиционном" для телекоммуникационных ОВ диаметром оболочки 125 мкм, отличающихся специализированной формой градиентного профиля показателя преломления. Полученные результаты вновь подтвердили гарантированную возможность организации каналов передачи данных со скоростью 10Гбит/с по указанным ОВ протяженностью 300 м. В свою очередь, результаты измерения профиля лазерного пучка продемонстрировали потенциальную возможность применения данного нового типа ОВ 100/125 в качестве направляющей системы для трансляции мод ОАМ (орбитальный угловой момент - Orbital Angular Momentum) в сегменте "первая/последняя миля" телекоммуникационных сетей, устойчивую к внешним воздействиям за счет существенно увеличенного диаметра сердцевины при передаче оптического излучения в ее центральной области, с учетом особенностей маломодового режима функционирования.
8. Предложена новая оригинальная концепция построения структуры системы квантового распределения ключей с двойным ортогональным спектрально-поляризационным и частотным кодированием на базисе тандемной амплитудно-фазовой модуляции оптической несущей и линейно чирпированных ВРБ с фазовым Пи-сдвигом, поддерживающих двулучепреломление.
9. Предложена оригинальная концепция построения нелинейного опто-субТГц/ТГц конвертера на базе оптического фокона, выполненного из металло-органического "каркаса" (Metal-Organic Framework - MOF) и/или фотонно-кристаллического волоконного световода соответствующей конфигурации, дублирующей свойства MOF, предназначенные, в том числе, для применения в процессах нелинейной параметрической генерации разностной частоты при двухчастотном опто-субТГц / опто-ТГц преобразовании.
10. Продолжены работы по развитию решения системы связанных нелинейных уравнений Шредингера для частных приложений: так, на 2м этапе реализации Проекта разработан усовершенствованный алгоритм численного решения системы связанных нелинейных уравнений Шредингера, описывающей эволюцию мощного фемтосекундного оптического импульса в одномодовом ОВ с сохранением поляризации.
Список работ, подготовленных / опубликованных по тематике Проекта.
Библиографический список совместных публикаций в соавторстве с зарубежными партнерами по Проекту
1. Бурдин А.В., Барашкин А.Ю., Бурдин В.А., Дашков М.В., Демидов В.В., Дукельский К.В., Евтушенко А.С., Зайцева Е.С., Исмаил Я., Йин Ю., Кузнецов А.А., Матросова А.С., Морозов О.Г., Петруччионе Ф., Пчелкин Г.А., Сахабутдинов А.Ж., Сингх Г., Тер-Нерсесянц Е.В., Тивари М., Хохлов А.В., Яньяни В. Исследование характеристик опытного образца маломодового оптического волокна с увеличенной высотой ступенчатого профиля показателя преломления и наведенной киральностью // Труды учебных заведений связи. - 2021. - 7(1). - C. 6 - 19 (РИНЦ ID 45485638; DOI: 10.31854/1813-324X-2021-7-1-6-19). https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/148
2. Gabdulkhakov I.M., Morozov O. G., Kuznetsov A.A., Bourdine A.V., Tiwari M. Quantum key distribution system with double orthogonal spectral polarization and frequency coding // Russian Aeronautics. - 2021. - vol. 64(3). P. 577 - 581. (Scopus ID: 2-s2.0-85121379924; Q3(SJR, Scopus); IF(SJR)=0.25; DOI: 10.3103/S1068799821030284). https://link.springer.com/10.3103/S1068799821030284
3. Bourdine A.V., Barashkin A.Yu., Burdin V.A., Dashkov M.V., Demidov V.A., Dukelskii K.V., Evtushenko A.S., Ismail Y., Khokhlov A.V., Kuznetsov A.A., Matrosova A.S., Morozov O.G., Pchelkin G.A., Petruccione F., Sakhabutdinov A.Zh., Singh G., Ter-Nersesyants E.V., Tiwari M., Zaitseva E.S., Janyani V., Yin J. Twisted silica microstructured optical fiber with equiangular spiral six-ray geometry // Fibers. - 2021. - vol. 9(27). - P. fib9050027-1 - fib9050027-17 (WOS: WOS:000653888000001, Q2(SJR); IF(SJR) = 0.57; DOI: 10.3390/fib9050027) https://www.mdpi.com/2079-6439/9/5/27
4. Бурдин А.В., Демидов В.В., Хохлов А.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Пчелкин Г.А., Матросова А.С., Дукельский К.В., Бурдин В.А., Барашкин А.Ю., Дашков М.В., Евтушенко А.С., Зайцева Е.С., Сингх Г., Тивари М. Технологические аспекты изготовления микроструктурированных оптических волокон с наведенной киральностью // Сборник трудов V Научного Форума "Телекоммуникации: Теория и Технологии" (ТТТ-2021), материалы XIX Международной научно-технической конференции "Оптические Технологии в Телекоммуникациях" (ОТТ-2021), г. Самара, ПГУТИ, 23 - 26 ноября 2021 г. - 2021. - С. 49 - 50 (РИНЦ ID 47301928). https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47301928
5. Бурдин А.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Хохлов А.В., Пчелкин Г.А., Матросова А.С., Демидов В.В., Дукельский К.В., Бурдин В.А., Барашкин А.Ю., Дашков М.В., Евтушенко А.С., Морозов О.Г., Кузнецов А.А., Сахабутдинов А.Ж., Сингх Г., Тивари М. Микроструктурированные волоконные световоды различной конструкции с наведенной киральностью // Фотон-Экспресс. - 2021. - т. 174(6). - С. 69 - 70 (РИНЦ ID 46695297; DOI: 10.24412/2308-6920-2021-6-69-70). http://www.fibopt.ru/rfo2021/rfo-21.pdf
6. Vinogradova I.L., Gizatulin A.R., Meshkov I.K., Bourdine A.V., Tiwari M. A nonlinear radio-photon conversion device // Photonics (WoS, preprint, Q2(SJR); IF(SJR) = 0.67).
7. Bourdine A.V., Burdin V.A., Dukelskii K.V., Nanii O.E., Bazarov T.O., Demidov V.V., Evtushenko A.S., Singh G., Starykh D.D., Zhukov A.E. New class of silica laser-optimized multimode optical fibers with large 100-µm core diameter for multi-Gigabit onboard and industrial networks // Proceedings of 4th International Conference on on Optics, Photonics and Lasers (OPAL' 2021) 13-15 October 2021, Corfu, Holiday Palace, Greece. - 2021. - P. 98 - 101 (CPCI, WoS).
8. Bourdine A.V., Dashkov M.V., Demidov V.A., Dukelskii K.V., Ismail Y., Khokhlov A.V., Kuznetsov A.A., Vasilets A.A., Matrosova A.S., Morozov O.G., Pchelkin G.A., Petruccione F., Sakhabutdinov A.Zh., Singh G., Ter-Nersesyants E.V., Tiwari M., Zaitseva E.S., Yin J. Twisted few-mode optical fiber with improved height of quasi-step refractive index profile // Sensors (WoS, preprint, Q2(SJR); IF(SJR) = 0.64).
9. Bourdine A.V., Demidov V.A., Dukelskii K.V., Khokhlov A.V., Ter-Nersesyants E.V., Bureev S.V., Matrosova A.S., Pchelkin G.A., Dashkov M.V., Morozov O.G., Ismail Y., Petruccione F., Singh G., Tiwari M., Yin J. Multi-GeO2-doped-core silica microstructured optical fiber with induced chirality // Photonics (WoS, preprint, Q2(SJR); IF(SJR) = 0.67).
Библиографический список совместных публикаций в соавторстве с российскими участниками Проекта:
Web of Science / Scopus
1. Bourdine A.V., Burdin V.A., Morozov O.G. Algorithm for solving a system of coupled nonlinear Schr?dinger equations by the split-step method to describe the evolution of a high-power femtosecond optical pulse in an optical polarization maintaining fiber // Fibers (WoS, preprint, Q2(SJR); IF(SJR) = 0.57).
РИНЦ
1. Бурдин А.В. Разработка нового класса кварцевых многомодовых оптических волокон с экстремально увеличенным диаметром сердцевины для мультигигабитных бортовых и промышленных сетей передачи данных различного назначения // Сборник лучших докладов региональной научно-методической конференции магистрантов и их руководителей "Подготовка профессиональных кадров в магистратуре для цифровой экономики" (ПКМ - 2020), г. Санкт-Петербург, СпБГУТ, 01 - 03 декабря 2020 г. - 2020. - С. 15 - 19. (РИНЦ eLIBRARY ID 45652804) http://pkm.sut.ru/documents/best_pkm2020.pdf
2. Бурдин А.В. Маломодовый режим функционирования волоконно-оптических линий связи: приложения на сетях передачи данных разного назначения // Фотон-Экспресс. - 2021. - т. 174(6). - С. 196 - 197 (РИНЦ ID 46695367; DOI: 0.24412/2308-6920-2021-6-196-197). http://www.fibopt.ru/rfo2021/rfo-21.pdf
3. Бурдин А.В., Бурдин В.А., Барашкин А.Ю., Дашков М.В., Демидов В.В., Дукельский К.В., Евтушенко А.С., Зайцева Е.С., Матросова А.С., Пчелкин Г.А., Тер-Нерсесянц Е.В., Хохлов А.В. Кварцевые маломодовые оптические волокна с увеличенной высотой ступенчатого профиля показателя преломления и наведенной киральностью // Сборник трудов V Научного Форума "Телекоммуникации: Теория и Технологии" (ТТТ-2021), материалы XIX Международной научно-технической конференции "Оптические Технологии в Телекоммуникациях" (ОТТ-2021), г. Самара, ПГУТИ, 23 - 26 ноября 2021 г. - 2021. - С. 19 - 20 (РИНЦ ID 47301917) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47301917 .
4. Бурдин А.В., Бурдин В.А., Барашкин А.Ю., Дашков М.В., Демидов В.В., Дукельский К.В., Евтушенко А.С., Зайцева Е.С., Матросова А.С., Пчелкин Г.А., Тер-Нерсесянц Е.В., Хохлов А.В. Исследование характеристик опытных образцов кварцевых микроструктурированных оптических волокон с наведенной киральностью // Сборник трудов V Научного Форума "Телекоммуникации: Теория и Технологии" (ТТТ-2021), материалы XIX Международной научно-технической конференции "Оптические Технологии в Телекоммуникациях" (ОТТ-2021), г. Самара, ПГУТИ, 23 - 26 ноября 2021 г. - 2021. - С. 53 - 54 (РИНЦ ID 47301931) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47301931
Участие в научных мероприятиях по тематике проекта
1. X Международная научно-техническая и научно-методическая конференция "Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании" (АПИНО - 2021), г. Санкт-Петербург, СПбГУТ, 24 - 25 февраля 2020 г. (3 секционных доклада).
2. 15-я международная специализированная выставка лазерной, оптической и оптоэлектронной техники "Фотоника. Мир Лазеров Оптики 2021", IX Конгресс Технологической платформы РФ "Фотоника", Научно-практическая конференция "ВОЛС и их комплектующие", г. Москва, ЦВК "Экспоцентр", 30 марта - 02 апреля 2021 г. (секционный доклад).
3. Всероссийская конференция по волоконной оптике (ВКВО-2021), г. Пермь, ПНППК, 5 - 8 октября 2021 г. (1 секционный доклад онлайн, 1 секционный доклад оффлайн).
4. 4я международная научная конференция по фотонике и лазерам OPAL-202, Корфу, Греция, 13 - 15 октября 2021 г. (1 секционный доклад онлайн).
5. 3я международная научно-техническая конференция InterPhotonics-2021, г. Олудениз, Турция, 17 - 23 октября 2021 г. (приглашенный доклад, формат оффлайн).
6. Международный симпозиум PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium / Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS-2021), Ханчжоу, Китай, 21 - 25 ноября 2021 г. (принят и включен в программу конференции секционный доклад офлайн формат, из-за эпидемиологической обстановки заседание секций перенесено на апрель 2022 г.).
7. V научный форум "Телекоммуникации: теория и технологии" (3Т-2020), XIX Международная научная конференция "Оптические технологии в телекоммуникациях" (ОТТ-2021), г. Самара, ПГУТИ, 23 - 26 ноября (3 секционных доклада онлайн).
Бурдин Антон Владимирович, д.т.н., профессор
(846) 339-11-00 (доб. 2372), e-mail: 
|
