Архив выпусков

Исследована возможность создания оптического волноводного модулятора на основе эффекта оптического переключения намагниченности, способного управлять одним излучением с помощью другого с частотой модуляции порядка 100 ГГц. На основе таких модуляторов был разработан оптико-оптический фотонный АЦП.

Ключевые слова: эффект оптического переключения намагниченности, ферромагнетик, обменное взаимодействие, магнитооптический модулятор, оптико-оптический фотонный АЦП.

Якушенков П.О.
Младший научный сотрудник, Физический институт академии наук, Россия, г. Москва, e-mail: loss24680@yandex.ru.

Истомина Н.Л.
Доктор физико-математических наук, доцент, Московский государственный университет геодезии и картографии, Россия, г. Москва, e-mail: natali.istomina@mail.ru.

1. Femtosecond photomagnetic switching of spins in ferromagnetic garnet films / F. Hansteen, A. Kimel, A. Kirilyuk, T. Rasing // Phys. Rev. Lett. – 2005. – Vol. 95, № 4. – P. 047402.

2. Попков, А.Ф. Физические основы магнетизма и спинового транспорта в устройствах магнитной электроники / А.Ф. Попков, М.Н. Журавлев // ИПК МИЭТ. – 2014. – С. 189–212.

3. Kirilyuk, A. Laser-induced magnetization dynamics and reversal in ferrimagnetic alloys / A. Kirilyuk, A.V. Kimel, T. Rasing // Reports on Progress in Physics. – 2013. – Vol. 76, № 2. – P. 026501.

4. Ultrafast magnetization reversal in DyFeCo thin film by single femtosecond laser pulse / S.V. Ovcharenko, P.O. Yakushenkov, N.A. Ilyin, K.A. Brekhov, E.M. Semenova, A. Wu, E.D. Mishina // Physics of Metals and Metallography. – 2019. – Vol. 120, № 9. – P. 825–830.

5. Hunsperger, R.G. Integrated Optics: Theory and Technology / R.G. Hunsperger. – Springer. – 2009.

6. Khilo, A. Photonic ADC: overcoming the bottleneck of electronic jitter / A. Khilo // Optics Express. – 2012. – Vol. 20, № 4. – P. 4454–4469.

7. Патент РФ № 215210. Фотонный аналого-цифровой преобразователь / П.О. Якушенков; опубл. 02.12.2022.

8. Photonic analog-to-digital converter using Mach-Zehnder modulators having identical half-wave voltages with improved bit resolution / S. Yang, C. Wang, H. Chi, X. Zhang, S. Zheng, X. Jin, J. Yao // Applied Optics. – 2009. – Vol. 48, № 22. – P. 4458–4467.

9. Якушенков, П.О. Оптические модуляторы света / П.О. Якушенков // Фотоника. – 2019. – Т. 13, № 6. – С. 594–604.

10. Вдовичев С.Н. Магнитооптические эффекты: метод. пособие / С.Н. Вдовичев. – Н. Новгород: Изд-во Нижегород. гос. ун-та им. Лобачевского. – 2010. – С. 3–4.

Для исследования возможности селекции фундаментальной моды с высокой добротностью в микросфере с использованием программного обеспечения COMSOL проводится численное моделирование метода, основанного на омических потерях в двух тонких металлических оболочках толщиной 5 нм. Данные оболочки нанесены на микросферу радиусом 80 мкм, одна из которых располагается внутри, а другая – снаружи и имеет разрыв в виде зазора. Расположение оболочек и величина зазора выбираются так, чтобы оптимизировать отношение добротности основной моды к максимальным добротностям из двух групп мод: «радиальной» TE_n,n,q, q = 2, 3, 4, 5 и «азимутальной» TE_l,m,1 |m| = / – 1, / – 2, / – 3, / – 4. Используя непрерывный металлический слой в оптимальном положении вдоль радиуса сферы r^opt_me = 72,4 мкм и поверхностный металлический слой с оптимальной шириной зазора G^opt = 27,5 мкм, была подавлена добротность для радиальной группы мод не менее чем в 260 раз и для азимутальной группы мод – не менее чем в 19 раз в окрестности λ = 1550 нм. Также показано, что селекция фундаментальной моды возможна для широкого спектрального диапазона (полярных индексов l).

Ключевые слова: сферический микрорезонатор, тонкая поглощающая оболочка, селекция основной моды.

Ризк Х.А.
Инженер-исследователь лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, аспирант, физический факультет, Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: k.rizk@g.nsu.ru.

Симонов В.А.
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: simonovva@iae.nsk.su.

Терентьев В.С.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: terentyev@iae.nsk.su.

1. Городецкий, М.Л. Оптические микрорезонаторы с гигантской добротностью / М.Л. Городецкий. – М.: Физматлит. – 2011.

2. Whispering-gallery-mode sensors for biological and physical sensing / D. Yu, M. Humar, K. Meserve, R.C. Bailey, S.N. Chormaic, F. Vollmer // Nature Reviews Methods Primers. – 2021. – Vol. 1, № 83.

3. Recent progress of in-fiber WGM microsphere resonator / Y. Yang, Z. Wang, X. Zhang, Q. Zhang, T. Wang // Frontiers of Optoelectronics. – 2023. – Vol. 16, № 10.

4. Кудашкин, Д.В. Изготовление оптических МШГ микрорезонаторов с помощью высокоомной проволоки / Д.В. Кудашкин, И.Д. Ватник // Прикладная фотоника – 2023. – Т. 10, № 6. – С. 32–42.

5. Цепочки связанных микрорезонаторов в интегральной оптике / А.И. Маймистов, И.А. Пшеничнюк, С.С. Косолобов, В.П. Драчев // Прикладная фотоника – 2020. – Т. 7, № 2. – С. 6–72.

6. Single-mode selection in a non-strongly coupled whispering gallery mode cavity / Sh. Xing, W. Bi, J. Zhang, J. Yu, F. Gu // Optics Express. – 2024. – Vol. 32, № 24. – P. 43205–43213.

7. Single whispering gallery mode in mesh-structured tubular microcavity with tunable axial confinement / Y. Wang, Y. Wang, G. Huang, Y. Kong, Ch. Liu, Z. Zhao, K. Wu, Y. Mei // Advanced Photonics Research. – 2021. – Vol. 2, № 5. – P. 2000163.

8. Single whispering-gallery mode lasing in polymer bottle microresonators via spatial pump engineering / F. Gu, F. Xie, X. Lin, Sh. Linghu, W. Fang, H. Zeng, L. Tong, S. Zhuang // Light: Science & Applications. – 2017. – Vol. 6, № 10. – P. e17061.

9. A spectral cleaning method of whispering gallery modes resonance in the microsphere resonator / F. Xiang, L. Cai, J. Liu, Y. Liu, G. Yang // J. Lightw. Technol. – 2024. – Vol. 42, № 20. – P. 7260–7266.

10. Effect of coating few-layer WS2 on the Raman spectra and whispering gallery modes of a microbottle resonator / Sh. Bhattacharya, A.V. Veluthandath, C.C. Huang, G.S. Murugan, P.B. Bisht // Journal of Optics. – 2020. – Vol. 22, № 10.

11. Terentyev, V. Mode selection method in spherical optical cavities with thin metal film / V. Terentyev, V. Simonov // Photonics. – 2023. – Vol. 10, № 7.

12. Rizk, H.A. Fundamental mode selection in spherical microresonator using a thin metal film with a gap / H.A. Rizk, V.A. Simonov, V.S. Terentyev // Bull. Lebedev Phys. Inst. – 2025. – Vol. 51. – P. S826–S833.

13. Anashkina, E.A. Kerr-Raman optical frequency combs in silica microsphere pumped near zero dispersion wavelength / E.A. Anashkina, A.V. Andrianov // IEEE Access – 2021. – Vol. 9. – P. 6729–6734.

14. Balac, S. Whispering gallery modes volume computation in optical microspheres / S. Balac, P. Feron // Foton Institute. – 2014. – P. hal-01279396v2.

15. Demchenko, Y.A. Analytical estimates of eigenfrequencies, dispersion, and field distribution in whispering gallery resonators / Y.A. Demchenko, M.L. Gorodetsky // Journal of the Optical Society of America B. – 2013. – Vol. 30, № 11. – P. 3056–3063.

В настоящей работе впервые представлены попытки измерения коэффициента пропускания малого сигнала амплитудного самомодулятора полностью волоконного иттербиевого лазера на базе эффекта нелинейной эволюции поляризации непосредственно во время его работы. Собрана установка, включающая в себя непривычные для таких самомодуляторов пробные сигналы отражений. Они позволяют рассчитать коэффициент пропускания малого сигнала по полученным для данной конструкции лазера аналитическим выражениям. С помощью этого коэффициента предприняты попытки стабилизации одноимпульсного режима генерации при изменении температуры окружающей среды, а также оптимизации параметров генерируемого излучения.

Ключевые слова: волоконный лазер, синхронизация мод, нелинейная эволюция поляризации, коэффициент пропускания малого сигнала.

Чирков С.В.
Магистрант кафедры «Квантовая оптика» НГУ, инженер-программист Лаборатории волоконной оптики ИАиЭ СО РАН, инженер ЛабНОВС НГУ, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: chirkovsv@iae.nsk.su.

Смолянинов Н.Н.
Инженер-исследователь ИАиЭ СО РАН, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: smolyaninov@iae.nsk.su.

Ефремов В.Д.
Младший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: EfremovVD@iae.nsk.su.

Антропов А.А.
Старший инженер МПГ АйТи солюшенз, г. Москва, Российская Федерация, e-mail: antropov.ilp@gmail.com.

Харенко Д.С.
Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИАиЭ СО РАН, ведущий научный сотрудник ЛабНОВС НГУ, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: kharenko@iae.nsk.su.

1. Ablation of bone tissue by femtosecond laser: a path to high-resolution bone surgery / L. Gemini [et al.] // Materials. – 2021. – Vol. 14, № 9. – P. 2429.

2. Corneal ablation by nanosecond, picosecond, and femtosecond lasers at 532 and 625 nm / D. Stern [et al.] // Archives of Ophthalmology. – 1989. – Vol. 107, № 4. – P. 587–592.

3. Comparison of responses of tattoos to picosecond and nanosecond Qswitched neodymium: YAG lasers / V. Ross [et al.] // Archives of Dermatology. – 1998. – Vol. 134, № 2. – P. 167–171.

4. Two-photon excited hemoglobin fluorescence / W. Zheng [et al.] // Biomedical Optics Express. – 2011. – Vol. 2, № 1. – P. 71–79.

5. Krüger, J. Femtosecond pulse visible laser processing of fibre composite materials / J. Krüger, W. Kautek // Applied Surface Science. – 1996. – Vol. 106. – P. 383–389.

6. Nanoparticle formation by femtosecond laser ablation / J. Perrière [et al.] // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2007. – Vol. 40, № 22. – P. 7069.

7. Fermann, M.E. The impact of femtosecond fiber lasers in technology and science / M.E. Fermann, A. Rolland // Optics Communications. – 2025. – Vol. 574. – P. 131197.

8. Automatic mode-locking fiber lasers: progress and perspectives / G. Pu [et al.] // Chinese Science Bulletin. – 2020. – Vol. 63. – P. 160404.

9. Nakai, S. Status and plans for GEKKO XII and Japanese laser fusion program / S. Nakai, K. Mima, Y. Kitagawa // Fusion Technology. – 1992. – Vol. 21, № 3. – P. 1350–1357.

10. Observation of nonlinear effects in Compton scattering / C. Bula [et al.] // Physical Review Letters. – 1996. – Vol. 76, № 17. – P. 3116.

11. Possibility of optically induced nuclear fission / K. Boyer [et al.] // Physical Review Letters. – 1988. – Vol. 60, № 7. – P. 557.

12. Rulli`ere, C. Femtosecond Laser Pulses: Principles and Experiments. Second edition. / ed. C. Rulli`ere. – New York: Springer. – 2003. – 367 p.

13. Mode-locking of lasers / H.A. Haus [et al.] // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. – 2000. – Vol. 6, № 6. – P. 1173–1185.

14. The influence of mode-locking techniques on ultra-short pulse operation regimes and soliton quantization in an erbium-doped fiber oscillator / A. Ismaeel [et al.] // Optics and Lasers in Engineering. – 2025. – Vol. 195. – P. 109314.

15. Полупроводниковые зеркала для синхронизации мод: новое в диагностике и конструкции / Н.Н. Рубцова [и др.] // Прикладная фотоника. – 2018. – Т. 5, № 3.

16. Полностью волоконный эрбиевый лазер с синхронизацией мод с высокой энергией в импульсе / И.С. Жданов [и др.] // Прикладная фотоника. – 2018. – Т. 5, № 3.

17. Experimental and numerical study of different mode-locking techniques in holmium fiber laser with a ring cavity / S. Filatova [et al.] // Optics Express. – 2024. – Vol. 32, № 13. – P. 22233–22248.

18. Ultra-broadband NPE-based femtosecond fiber laser / S.I. Abdrakhmanov [et al.] // Photonics. – 2023. – Vol. 10, № 1. – P. 85.

19. Layout of NALM fiber laser with adjustable peak power of generated pulses / S. Smirnov [et al.] // Optics Letters. – 2017. – Vol. 42, № 9. – P. 1732–1735.

20. Ionic liquid gated carbon nanotube saturable absorber for switchable pulse generation / Y. Gladush [et al.] // Nano Letters. – 2019. – Vol. 19, № 9. – P. 5836–5843.

21. Self-compressed to narrow-band picosecond pulses generated by extremely large anomalous net cavity dispersion / V.D. Efremov [et al.] // Opt. Lett. – 2025. – Vol. 50, № 5. – P. 1613–1616.

22. Numerical analysis of the transmission function of the NPE-based saturable absorber in a mode-locked fiber laser / А.E. Bednyakova [et al.] // JOSA B. – 2020. – Vol. 37. – P. 2763–2767.

23. Агравал, Г. Нелинейная волоконная оптика / Г. Агравал; пер. с англ. – М.: Мир, 1996. – 323 с.

24. Mode locking with cross-phase and self-phase modulation / M. Hofer [et al.] // Optics Letters. – 1991. – Vol. 16, № 7. – P. 502–504.

Представлена методика фемтосекундной поточечной записи регулярных и случайных структур показателя преломления с использованием пространственного модулятора света и модуляции энергии импульсов лазерного излучения. Развитие методики поточечной записи позволило увеличить общую эффективную длину ВБР с 250 до 400 мкм с соответствующим сужением ширины пика отражения с 3 до 1 нм. Для ВБР длиной 400 мкм, записанной методом поперечного сканирования сердцевины, достигнут коэффициент отражения 25 %. Кроме того, показана возможность формирования трехмерных структур показателя преломления со сложной поперечной геометрией. Продемонстрировано создание широкополосной случайной структуры с кольцеобразной поперечной геометрией в многомодовом волокне, обеспечивающей усиление обратного рэлеевского рассеяния до 68 дБ/мм. Получен спектр отражения шириной более 80 нм в спектральном диапазоне 1550 нм.

Ключевые слова: фемтосекундная поточечная запись, пространственный модулятор света, волоконная брэгговская решетка, обратное рэлеевское рассеяние.

Мункуева Ж.Э.
Аспирантка, инженер-исследователь лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: z.e.munkueva@gmail.com.

Ревякин А.А.
Аспирант, инженер-исследователь лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: a.revyakin@g.nsu.ru.

Харенко Д.С.
Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИАиЭ СО РАН, ведущий научный сотрудник ЛабНОВС НГУ, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: kharenko@iae.nsk.su.

Елизарова П.А.
Магистрант кафедры «Квантовая оптика», Новосибирский государственный университет, техник-программист лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: p.elizarova1@g.nsu.ru.

Кузнецов А.Г.
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: KuznetsovAG@iae.nsk.su.

Кохановский А.Ю.
Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник университета ИТМО, г. Санкт Петербург, Российская Федерация, e-mail: a.kokhanovskiy@metalab.ifmo.ru.

Достовалов А.В.
Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник тематической группы фемтосекундных лазерных технологий Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: Dostovalov@iae.nsk.su.

Бабин С.А.
Доктор физико-математических наук, академик РАН, заведующий лабораторией волоконной оптики, директор Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: babin@iae.nsk.su.

1. Gattass, R. Femtosecond laser micromachining in transparent / R. Gattass, E. Mazur // Nature Photonics. – 2008. – Vol. 2, № 4. – P. 219–225.

2. Femtosecond point-by-point inscription of Bragg gratings by drawing a coated fiber through ferrule / A.V. Dostovalov, A.A. Wolf, A.V. Parygin, V.E. Zyubin, S.A. Babin // Optics Express. – 2016. – Vol. 24, № 15. – P. 16232–16237.

3. Поточечная запись длинных ВБР фемтосекундным излучением через полиимидную оболочку / А.А. Вольф, А.В. Парыгин, С.С. Якушин, В.Е. Зюбин, А.В. Достовалов // Прикладная фотоника. – 2015. – Т. 2, № 3. – С. 264–275.

4. Создание однородных и неоднородных ВБР в 7-сердцевинном волоконном световоде методом фемтосекундной поточечной записи / А.А. Вольф, А.В. Достовалов, С.Л. Семёнов, С.Г. Журавлев, М.Ю. Салганский, О.Н. Егорова // Прикладная фотоника. – 2019. – Т. 6, № 1–2. – С. 47–58.

5. Сравнительный анализ методов измерения спектральных ширин волоконных лазеров с распределенной обратной связью / М.И. Скворцов, Э.А. Фомиряков, В.Н. Трещиков, С.П. Никитин, А.А. Вольф, А.А. Власов, А.В. Достовалов // Прикладная фотоника. – 2020. – Т. 7, № 3. – С. 102–112.

6. Continuous and discrete-point Rayleigh reflectors inscribed by femtosecond pulses in singlemode and multimode fibers / A. Dostovalov, A. Wolf, Z. Munkueva, M. Skvortsov, S. Abdullina, A. Kuznetsov, S. Babin. // Optics and Laser Technology. – 2023. – Vol. 167. – P. 109692.

7. Advances in femtosecond laser direct writing of fiber Bragg gratings in multicore fibers: technology, sensor and laser applications / A. Wolf, A. Dostovalov, K. Bronnikov, M. Skvortsov, S. Wabnitz, S. Babin // Opto-Electronic Advances. – 2022. – Vol. 5, № 4. – P. 1–21.

8. Realization of aperiodic fiber Bragg gratings with ultrashort laser pulses and the line-by-line technique / T.A. Goebel, G. Bharathan, M. Ams, M. Heck, R.G. Krämer, C. Matzdorf, D. Richter, M.P. Siems, A. Fuerbach, S. Nolte // Optics Letters. – 2018. – Vol. 43, № 15. – P. 3794.

9. Sayyad Liyakat, K.S. Dispersion compensation in optical fiber: a review / K.S. Sayyad Liyakat, K.K. Sayyad Liyakat // Journal of Telecommunication Study. – 2023. – Vol. 8, № 3. – P. 14–19.

10. Spatial light modulation for femtosecond laser manufacturing: Current developments and challenges / X. Zang, Z. Liu, Y. Xu [et al.] // Science China Technological Sciences. – 2024. – Vol. 67, № 1. – P. 60–72.

11. Femtosecond fiber Bragg grating fabrication with adaptive optics aberration compensation / S. Salter, M.J. Woolley, S.M. Morris, M.J. Booth, J.A.J. Fells // Optics Letters. – 2018. – Vol. 43, № 24. – P. 5993.

12. Adaptive parallel inscription in multi-core fiber / H. Liu, L. Zhan, J. Luo, M. Chen, F. Xu // Laser and Photonics Reviews. – 2025. – Vol. 19, № 5. – P. 2402229.

13. From filaments to light-sheets: tailoring the spectrum of fiber Bragg gratings with femtosecond lasers / P. Zavyalova, A. Rahnama, E. Alimohammadian, J.Z. Li, S. Sivanandam, P.R. Herman // Frontiers in Ultrafast Optics: Biomedical, Scientific, and Industrial Applications XXI. – Proc. SPIE. – 2021. – Vol. 11676. – P. 116760X.

14. Fiber Bragg grating inscription assisted by a spatial light modulator / A. Dostovalov, A. Kokhanovskiy, E. Golikov, A. Revyakin, Zh. Munkueva, D. Kharenko, S. Babin // Optics Letters. – 2024. – Vol. 49, № 4. – P. 1077.

15. Random Raman lasing in diode-pumped multi-mode graded-index fiber with femtosecond laser-inscribed random refractive index structures of various shapes / A.G. Kuznetsov, Z.E. Munkueva, A.V. Dostovalov, A.Y. Kokhanovskiy, P.A. Elizarova, I.N. Nemov, A.A. Revyakin, D.S. Kharenko, S.A. Babin // Photonics. – 2024. – Vol. 11, № 10.

Продемонстрирована генерация ультракоротких импульсов длительностью 17 фс, а также суперконтинуума шириной около 862 нм непосредственно с выхода эрбиевого волоконного генератора с внерезонаторным управлением нелинейностью и дисперсией второго порядка за счет комбинации стандартного (SMF-28) и специально разработанного высоконелинейного световодов с аномальной дисперсией второго порядка. При этом генерация суперконтинуума сопровождалась эмиссией узкополосных спектральных компонент видимого излучения, соответствующих генерации второй и третьей гармоник в высоконелинейном световоде. Созданный волоконный кольцевой лазер с пассивной синхронизацией мод на основе нелинейной эволюции поляризации, с небольшой положительной дисперсией в резонаторе, обеспечивает генерацию импульсов минимальной длительностью 51,8 фс на центральной длине волны 1560 нм, со средней мощностью 19,4 мВт и энергией 0,81 нДж на частоте повторения 23,76 МГц, что соответствует максимальной пиковой мощности 14 кВт. Использование термостабилизированного корпуса лазера позволило достичь его высокостабильной генерации в режиме пассивной синхронизации мод с относительной интенсивностью шума выходного сигнала –140 дБн/Гц и нестабильностью выходной средней мощности всего 0,2 % в течение 6-часового цикла измерений.

Ключевые слова: лазер ультракоротких импульсов, эрбиевый волоконный лазер, фемтосекундный импульс, пассивная синхронизация мод, нелинейная эволюция поляризация, фазовая самомодуляция, дисперсия групповых скоростей. 

Крылов А.А.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории полых волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, Российская Федерация, e-mail: krylov@fo.gpi.ru.

Исмаил А.
Аспирант Московского физико-технического института, инженер лаборатории наноугдеродных материалов Московского физико-технического института, ассистент кафедры «Лазерные и оптико-электронные системы» МГТУ им. Баумана, инженер лаборатории волоконных лазеров ультракоротких импульсов НОЦ фотоники и ИК техники МГТУ им. Баумана, Российская Федерация, e-mail: almikdad12@gmail.com.

Сенаторов А.К.
Научный сотрудник лаборатории технологии волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, Российская Федерация, e-mail: elobr@kapella.gpi.ru.

Образцова Е.Д.
Заведующий лабораторией спектроскопии наноматериалов Института общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, зав. лабораторией наноуглеродных материалов Московского физико-технического института, Российская Федерация, e-mail: elobr@kapella.gpi.ru.

1. Control of the frequency comb from a mode-locked Erbium-doped fiber laser / J. Rauschenberger, T.M. Fortier, D.J. Jones, J. Ye, S.T. Cundiff // Optics Express. – 2002. – Vol. 10, № 24. – P. 1404–1410.

2. Wanner, M. Fractional photothermolysis: treatment of facial and nonfacial cutaneous photodamage with a 1,550-nm Erbium-doped fiber laser. / M. Wanner, E.L. Tanzi, T.S. Alster // Dermatologic Surgery. – 2007. – Vol. 33, № 1. – P. 23–28.

3. Dejneka, M. Rare-earth-doped fibers for telecommunications applications / M. Dejneka, B. Samson // MRS Bulletin. – 1999. – Vol. 24, № 9. – P. 39–45.

4. Application of a continuous-wave tunable Erbium-doped fiber laser to molecular spectroscopy in the near infrared / J. Cousin, P. Masselin, W. Chen, D. Boucher, S. Kassi, D. Romanini, P. Szriftgiser // Applied Physics B. – 2006. – Vol. 83, № 2. – P. 261–266.

5. Valley, G.C. Photonic analog-to-digital converters / G.C. Valley // Optics Express. – 2007. – Vol. 15, № 5. – P. 1955–1982.

6. 37.4 fs pulse generation in an Er:fiber laser at a 225 MHz repetition rate / D. Ma, Y. Cai, C. Zhou, W. Zong, Z. Zhang, L. Chen // Optics Letters. – 2010. – Vol. 35, № 17. – P. 2858–2860.

7. 10-µJ-level femtosecond pulse generation in the erbium CPA fiber source with microstructured hollow-core fiber assisted delivery and nonlinear frequency conversion / A. Krylov, A. Senatorov, A. Gladyshev, Y. Yatsenko, A. Kosolapov, I. Bufetov, A. Kolyadin, M. Likhachev, M. Khudyakov // Applied Optics. – 2023. – Vol. 62, № 21. – P. 5745–5754.

8. Tang, D.Y. Generation of 47-fs pulses directly from an Erbium-doped fiber laser / D.Y. Tang, L.M. Zhao // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32, № 1. – P. 41–43.

9. 55-fs pulse generation without wave-breaking from an all-fiber Erbiumdoped ring laser / L. Zhan, Y. Gu, Y. Xia, Z. Gu, D. Deng // Optics Express. – 2009. – Vol. 17, № 6. – P. 4284–4288.

10. Environmentally-stable 50-fs pulse generation directly from an Er:fiber oscillator / J. Zhou, W. Pan, X. Fu, L. Zhang, Y. Feng // Optical Fiber Technology. – 2019. – Vol. 52. – P. 101963.

11. Similariton-like pulse evolution in an Er-doped fiber laser with hybrid mode locking / A.Y. Fedorenko, A. Ismaeel, I.O. Orekhov, D.A. Dvoretskiy, S.G. Sazonkin, L.K. Denisov, V.E. Karasik // Photonics. – 2024. – Vol. 11, № 4. – P. 387.

12. Wavelength-tunable few-cycle optical pulses directly from an all-fiber Erdoped laser setup / A. Andrianov, A. Kim, S. Muraviov, A. Sysoliatin // Optics Letters. – 2009. – Vol. 34, № 20. – P. 3193–3195.

13. Mollenauer, L.F. Discovery of the soliton self-frequency shift / L.F. Mollenauer, F.M. Mitschke // Optics Letters. – 1986. – Vol. 11, № 10. – P. 659–661.

14. Dudley, J.M. Supercontinuum generation in photonic crystal fiber / J.M. Dudley, G. Genty, S. Coen // Review of Modern Physics. – 2006. – Vol. 78, № 4. – P. 1135–1184.

15. Tom, H.W.K. Self-organized phase-matched harmonic generation in optical fibers / H.W.K. Tom, R.H. Stolen // Optics Letters. – 1987. – Vol. 12, № 8. – P. 585–587.

16. Highly efficient second, third and fourth harmonic generation from a twobranch femtosecond Erbium fiber source / K. Moutzouris, F. Sotier, F. Adler, A. Leitenstorfer // Optics Express. – 2006. – Vol. 14, № 5. – P. 1905–1912.

17. Mechanism of multisoliton formation and soliton energy quantization in passively mode-locked fiber lasers / D.Y. Tang, L.M. Zhao, B. Zhao, A.Q. Liu // Phys. Rev. A. – Vol. 72, № 4. – P. 043816.

18. Raman response function of silica-core fibers / R.H. Stolen, J.P. Gordon, W.J. Tomlinson, H.A. Haus // J. Opt. Soc. Am. B. – 1989. – Vol. 6. – P. 1159–1166.

19. High-repetition-rate ultrafast fiber lasers / H. Cheng, W. Wang, Y. Zhou, T. Qiao, W. Lin, Y. Guo, S. Xu, Z. Yang // Optics Express. – 2018. – Vol. 26, № 13. – P. 16411–16421.

Методом фемтосекундной лазерной фрагментации в жидкостях получены наночастицы ниобата лития, легированного европием (LiNbO₃:Eu), обладающие развитой дефектной структурой, включающей кристаллические и аморфные субструктуры. Установлено, что дефекты, индуцированные процессом синтеза, приводят к синергетическому модифицированию оптических и фотокаталитических свойств материала. В спектре комбинационного рассеяния света наночастиц обнаружено значительное уширение линий, соответствующих фундаментальным колебаниям ионов Li⁺ и Nb⁵⁺ вдоль полярной оси кристалла. А в области колебаний кислородного каркаса структуры (500–1000 см^-1 ) наблюдаются существенная деформация спектра и появление новых линий. В спектре фотолюминесценции и обнаружено сильное уширение полос люминесценции ионов Eu³⁺ по сравнению с объемным кристаллом. Обнаружено проявление в спектре люминесценции запрещенного перехода ⁵D₀ → ⁷F₀ на 579 нм, что указывает на нарушение центросимметричности локального окружения ионов европия вследствие разупорядочения структуры кристаллической матрицы. Наночастицы проявляют выраженную фотокаталитическую активность в разложении метиленового синего под имитированным солнечным излучением, с двукратным увеличением констант скорости реакции по сравнению с фотолизом. Обсуждается роль дефектов в эффективном разделении фотоиндуцированных зарядов и генерации активных форм кислорода, а также потенциал Eu³⁺ -центров как зондов для мониторинга каталитических процессов. Полученные результаты закладывают основу для разработки нового класса многофункциональных наноматериалов, где люминесцентные и каталитические свойства оптимизируются путем целенаправленной инженерии дефектов.

Ключевые слова: ниобат лития, наночастицы, лазерная фрагментация, фотолюминесценция, допирование, фотокатализ.

Завидовский И.А.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур, Центр фотоники и двумерных материалов Московского физико-технического института, г. Долгопрудный, Российская Федерация, e-mail: zavidovskii.ia@mipt.ru.

Мартынов И.В.
Кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории двумерных материалов и наноустройств, Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный, Российская Федерация, e-mail: martynov.iv@mipt.ru.

Целиков Д.И.
Инженер лаборатории нанооптики и плазмоники, Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный; Научно-учебное подразделение – лаборатория «бионанофотоники» Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ, Москва, Российская Федерация, e-mail: ditselikov@mephi.ru.

Сидоров Н.В.
Доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН (Апатиты), Российская Федерация, e-mail: n.sidorov@ksc.ru.

Палатников М.Н.
Доктор технических наук, главный научный сотрудник лаборатории материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН (Апатиты), Российская Федерация, e-mail: m.palatnikov@ksc.ru.

Позов Б.Е.
Инженер лаборатории двумерных материалов и наноустройств, Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный, Российская Федерация, e-mail: pozov.be@phystech.edu.

Булгакова Ю.А.
Бакалавр, лаборатория двумерных материалов и наноустройств, Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный, Российская Федерация, e-mail: bulgakova.iua@phystech.edu.

Кузнецов А.
Младший научный сотрудник лаборатории функциональных материалов, Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный, Российская Федерация, e-mail: alexey.kuznetsov98@gmail.com.

Лейман В.Г.
Доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории двумерных материалов и наноустройств, Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный, Российская Федерация, e-mail: v_leiman@mail.ru.

Сюй М.В.
И.о. директора, Образовательный центр иностранных языков, Московский институт стали и сплавов, г. Москва, Российская Федерация, e-mail: siui.mv@misis.ru.

Целиков Г.И.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники, Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный, Российская Федерация, e-mail: celikov@physics.msu.ru.

Арсенин А.В.
Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией двумерных материалов и наноустройств, Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный, Российская Федерация, e-mail: arsenin.av@mipt.ru.

Большаков А.Д.
Доктор физико-математических наук; директор Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный; профессор, Алферовский университет, Санкт-Петербург, Российская Федерация, e-mail: bolshakov.ad@mipt.ru.

Сюй А.В.
Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники, Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный, Российская Федерация, e-mail: alsyuy271@gmail.com.

Новиков С.М.
Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией контролируемых оптических наноструктур, Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ, г. Долгопрудный, Российская Федерация, e-mail: novikov.s@mipt.ru.

1. Multifunctional van der Waals PdSe₂ for light detection, guiding and modulation / A. Slavich, G. Ermolaev, N. Pak, D. Grudinin, K. Kravtsov, M. Tatmyshevskiy, V. Semkin, A. Syuy, A. Mazitov, A. Minnekhanov [et al.] // Natural Communications. – 2025. – Vol. 16, № 1. – P. 9201.

2. Tungsten diselenide nanoparticles produced via femtosecond ablation for SERS and theranostics applications / A. Ushkov, D. Dyubo, N. Belozerova, I. Kazantsev, D. Yakubovsky, A. Syuy, G.V. Tikhonowski, D. Tselikov, I. Martynov, G. Ermolaev [et al.] // Nanomaterials. – 2025. – Vol. 15, № 1. – P. 4.

3. Laser‐written ruby emitters in MXenes: transforming residual impurities into integrated narrowband luminescent probes / I.A. Zavidovskiy, A.V. Syuy, D.I. Yakubovsky, A.A. Vyshnevyy, G.A. Ermolaev, G.I. Tselikov, V.G. Yakunin, P.V. Evdokimov, A. Kuznetsov, V.M. Kondratev [et al.] // Advanced Optical Materials. – 2025. – P. e01407.

4. Prokhorov, A.M. Physics and Chemistry of Crystalline Lithium Niobate / A.M. Prokhorov, Y.S. Kuz’minov. – Bristol: CRC Press. – 1990.

5. Ultrastable cascaded LiNbO₃ electro-optic modulation phase interrogation technique for Fabry-Perot acoustic sensors / H. Yang, S. Wang, K. Liu, Z. Li, X. Dai, X. Li, J. Jiang, T. Liu // Optics and Lasers in Engineering. – 2024. – Vol. 175. – P. 108047.

6. Optimization of transverse electro-optic effect in LiNbO₃ and LiTaO₃ crystals / J.-F. Shang, Q.-L. Li, F.-X. Zhang, N.-Z. Niu, L. Chen, W.-J. Du // Appl. Phys. B. – 2024. – Vol. 130, № 8. – P. 137.

7. High-performance piezoelectric generator based on a monocrystalline LiNbO₃ fiber / R.V.B. Campos, F.E.A. Nogueira, J.P.C. Do Nascimento, F.F. Do Carmo, M.A.S. Da Silva, S.P. Marcondes, A.C. Hernandes, S.V. Boriskina, L.M. Lozano Sánchez, A.S.B. Sombra // Crystal Growth & Design. – 2025. – Vol. 25. – P. 672–679.

8. Формирование дифракционных оптических элементов в фоторефрактивном кристалле ниобата лития бесселеподобными световыми пучками / И.А. Трушников, А.В. Инюшов, А.С. Перин, В.В. Криштоп // Прикладная Фотоника. – 2021. – Т. 8, № 1. – C. 5–15.

9. Polarization-dependent orientation of LiNbO₃:Eu³⁺ nanocrystals using ultrashort laser pulses in borosilicate glasses / J. Ari, M. Cavillon, M. Lancry, B. Poumellec // Adv. Opt. Technol. – 2023. – Vol. 12. – P. 1237570.

10. Luminescence and energy transfer of color-tunable LiNbO₃: Tm³⁺/Dy³⁺/Eu³⁺ phosphor with high thermostability for WLED / Y. Sun, Q. Zeng, Y. Cheng, Z. Li // Materials Today Communications. – 2025. – Vol. 45. – P. 112433.

11. Femtosecond laser ablation and fragmentation for TMDC nanoparticles synthesis: a comparative study / A. Ushkov, D. Dyubo, N. Belozerova, D. Yakubovsky, A. Syuy, D. Tselikov, G. Ermolaev, A.A. Popov, A. Chernov, A.D. Bolshakov [et al.] // Applied Surface Science. – 2025. – Vol. 707. – P. 163547.

12. Tunable optical properties of transition metal dichalcogenide nanoparticles synthesized by femtosecond laser ablation and fragmentation / A.S. Chernikov, G.I. Tselikov, M.Yu. Gubin, A.V. Shesterikov, K.S. Khorkov, A.V. Syuy, G.A. Ermolaev, I.S. Kazantsev, R.I. Romanov, A.M. Markeev [et al.] // J. Mater. Chem. C. – 2023. – Vol. 11, № 10. – P. 3493–3503.

13. The second laser revolution in chemistry: emerging laser technologies for precise fabrication of multifunctional nanomaterials and nanostructures / A.A. Manshina, I.I. Tumkin, E.M. Khairullina, M. Mizoshiri, A. Ostendorf, S.A. Kulinich, S. Makarov, A.A. Kuchmizhak, E.L. Gurevich // Advanced Functional Materials. – 2024. – Vol. 34, № 40. – P. 2405457.

14. Lee, K.T. Optical characteristics and luminescence of amorphous BaTiO₃ thin films doped with Eu³⁺ / K.T. Lee, R.A.M. Osman, P. Poopalan // Journal of NonCrystalline Solids. – 2021. – Vol. 553. – P. 120515.

15. Charge trapping in semiconductor photocatalysts: a time- and space-domain perspective / J. Xue, M. Fujitsuka, T. Tachikawa, J. Bao, T. Majima // J. Am. Chem. Soc. – 2024. – Vol. 146, № 13. – P. 8787–8799.

16. Люминесцентные дефектные центры в кристаллах ниобата лития, легированных магнием / М.В. Смирнов, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников, В.Б. Пикулев // Прикладная Фотоника. – 2023. – Т. 10, № 1. – С. 68–79.

17. Сюй, А.В. Новые гетероструктуры на основе максенов для сбора солнечной энергии / А.В. Сюй // Прикладная Фотоника. – 2023. – Т. 10, № 1. – С. 92–115.

18. Nečas, D. Gwyddion: an open-source software for SPM data analysis / D. Nečas, P. Klapetek // Open Physics. – 2012. – Vol. 10. – P. 181–188.

19. Characteristic analysis of Otsu threshold and its applications / X. Xu, S. Xu, L. Jin, E. Song // Pattern Recognition Letters. – 2011. – Vol. 32, № 7. – P. 956–961.

20. Impact of ablation time on Cu oxide nanoparticle green synthesis via pulsed laser ablation in liquid media / B.E.B. Al-Jumaili, Z.A. Talib, A. Zakaria, A. Ramizy, N.M. Ahmed, S.B. Paiman, J.L. Ying, I.B. Muhd, H. Baqiah // Appl. Phys. A. – 2018. – Vol. 124, № 9. – P. 577.

21. Zhang, D. Perspective on how laser-ablated particles grow in liquids / D. Zhang, J. Liu, C. Liang // Science China Physics, Mechanics & Astronomy. – 2017. – Vol. 60, № 7. – P. 074201.

22. Ali, R.F. One-pot synthesis of sub-10 nm LiNbO₃ nanocrystals exhibiting a tunable optical second harmonic response / R.F. Ali, M. Bilton, B.D. Gates // Nanoscale Advances. – 2019. – Vol. 1, № 6. – P. 2268–2275.

23. Megaw, H.D. A note on the structure of lithium niobate, LiNbO₃ / H.D. Megaw // Acta Crystallographica Section A. – 1968. – Vol. 24, № 6. – P. 583–588.

24. Ниобат лития. Дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны / Н.В. Сидоров, Т.Р. Волк, Б.Н. Маврин, В.Т. Калинников. – М.: Наука. – 2003. – 255 c.

25. Сидоров, Н.В. Проявление дефектов и несовершенств кристаллов ниобата лития в спектрах комбинационного рассеяния света / Н.В. Сидоров, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников // Успехи физических наук. – 2025. – Т. 195, № 3. – С. 260–275.

26. Solid-solution range of LiNbO₃ / L.O. Svaasand, M. Eriksrud, G. Nakken, A.P. Grande // Journal of Crystal Growth. – 1974. – Vol. 22, № 3. – P. 230–232.

27. Effect of crystallization degree on optical characteristics of NB₂O₅ by sol– gel process / Z. Xu, X. Shen, X. Wu, F. Cao, L. Li // Modern Physics Letters B. – 2021. – Vol. 35, № 35. – P. 2150171.

28. Sol–gel synthesis and structural characterization of niobium-silicon mixed-oxide nanocomposites / A. Aronne, E. Marenna, V. Califano, E. Fanelli, P. Pernice, M. Trifuoggi, A. Vergara // Journal of Sol-Gel Science and Technology. – 2007. – Vol. 43, № 2. – Р. 193–204.

29. Lithium oxide loss of lithium niobate nanocrystals during high-energy ball-milling / L. Kocsor, L. Kovács, L. Bencs, T. Kolonits, K. Lengyel, G. Bazsó, Z. Kis, L. Péter // Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – Vol. 909. – P. 164713.

30. Electroluminescence from europium(III) complexes / H. Xu, Q. Sun, Z. An, Y. Wei, X. Liu // Coordination Chemistry Reviews. – 2015. – Vol. 293–294. – P. 228–249.

31. Europium-doped amorphous calcium phosphate porous nanospheres: preparation and application as luminescent drug carriers / F. Chen, Y.-J. Zhu, K.-H. Zhang, J. Wu, K.-W. Wang, Q.-L. Tang, X.-M. Mo // Nanoscale Research Letters. – 2011. – Vol. 6, № 1. – P. 67.

32. White light-emissive europium complexes and their versatile applications / R. Boddula, J. Tagare, K. Singh, S. Vaidyanathan // Mater. Chem. Front. – 2021. – Vol. 5, № 7. – Р. 3159–3175.

33. Single-particle fluorescence spectroscopy for elucidating charge transfer and catalytic mechanisms on nanophotocatalysts / M. Lv, X. Zhang, B. Li, B. Huang, Z. Zheng // ACS Nano. – 2024. – Vol. 18, № 44. – Р. 30247–30268.