Архив выпусков

Приводится обзор направлений деятельности Центра компетенций Научно-технологической инициативы «Фотоника» в области научных проектов, образовательной деятельности и популяризационных мероприятий. Статья будет интересна специалистам, которые ищут новые контакты для сотрудничества, новые институты для встраивания своих исследований в реальные технологические цепочки.

Ключевые слова: фотоника, Центр компетенций НТИ, проекты, партнеры, консорциум.

Косвинцев Н.Н.
Директор Центра компетенций НТИ «Фотоника» ФГАОУ ПГНИУ, Центр компетенций НТИ «Фотоника» (Пермь, Российская Федерация), e-mail: n.kosvintcev@ntiphotonics.ru.

Казанцев А.С.
Начальник отдела по развитию консорциума Центра компетенций НТИ «Фотоника» ФГАОУ ПГНИУ, Центр компетенций НТИ «Фотоника» (Пермь, Российская Федерация), e-mail: a.kazantsev@ntiphotonics.ru.

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований полностью стеклянных микроструктурированных волоконных световодов (МВС) с каналами вытекания с большим полем моды и малыми изгибными потерями. Эти МВС содержат два слоя круглых элементов из легированного фтором кварцевого стекла с пониженным показателем преломления, разными диаметрами и различными расстояниями между собой. Численный анализ свойств этих МВС выполнен с использованием метода конечных элементов. Рассчитаны потери на вытекание фундаментальных и высших мод в спектральном диапазоне от 0,70 до 1,65 мкм для прямых и изогнутых МВС. Показано, что предложенный дизайн МВС позволяет получить одномодовый режим в спектральном диапазоне от 0,98 до 1,14 мкм при радиусе изгиба до 0,08 м, при этом потери на вытекание для изогнутого МВС на длине волны 1,05 мкм составляют 0,052 дБ/м. Измеренные потери изготовленного МВС с диаметром сердцевины 22,5 мкм при радиусе изгиба 0,1 м составили менее 0,1 дБ/м в спектральном диапазоне от 0,9 до 1,5 мкм. Продемонстрировано, что отрезки этого МВС длиной более 5 м являются одномодовыми.

Ключевые слова: микроструктурированные волоконные световоды, одномодовые волоконные световоды, световоды с большим полем моды, метод конечных элементов.

Денисов А.Н.
Научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова – обособленное подразделение Фе­дераль­ного исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Про­хорова Российской академии наук» (Москва, Российская Федерация), e-mail: denisov@fo.gpi.ru.

Семёнов С.Л.
Руководитель, доктор физико-мате­ма­ти­ческих наук, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова – обо­собленное подразделение Федерального исследова­тельского центра «Институт общей физики им. А.М. Про­хорова Российской академии наук» (Москва, Российская Федерация), e-mail: sls@fo.gpi.ru.

Лихачёв М.Е.
Заведующий лабораторией, кандидат физико-математических наук, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Диа­нова – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Про­хорова Российской академии наук» (Москва, Российская Федерация), e-mail: likhachev@fo.gpi.ru.

Вельмискин В.В.
Старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Диа­нова – обособленное подразделение Фе­дерального исследовательского цент­ра «Институт общей физики им. А.М. Про­хорова Российской академии наук» (Москва, Российская Федерация), e-mail: sls@fo.gpi.ru.

Косолапов А.Ф.
Старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Диа­нова – обособленное подразделение Фе­дерального исследовательского цент­ра «Институт общей физики им. А.М. Про­хорова Российской академии наук» (Москва, Российская Федерация), e-mail: kaf@fo.gpi.ru.

Журавлёв С.Г.
Младший научный сотрудник Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Диа­нова – обособленное подразделение Федерального исследовательского цент­ра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук» (Москва, Российская Федерация), e-mail: mazerator3000@yandex.ru.

1. Zervas M.N., Codemard C.A. High Power Fiber Lasers: A Review // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. – 2014. – Vol. 20, № 5. – A. 0904123. – P. 1–23. DOI: 10.1109/JSTQE.2014.2321279.

2. 3.15 kW direct diode-pumped near diffraction-limited all-fiber-integrated fiber laser / H. Yu, H. Zhang, H. Iv, X. Wang, J. Leng, H. Xiao, S. Guo, P. Zhou, X. Xu, J. Chen // Appl. Opt. – 2015. – Vol. 54, № 14. – P. 4556–4560.

3. 3 kW single stage all-fiber Yb-doped single-mode fiber laser for highly reflective and highly thermal conductive materials processing / S. Ikoma, H.K. Nguyen, M. Kashiwagi, K. Uchiyama, K. Shima, D. Tanaka // Proc. SPIE. – 2017. – Vol. 10083, № 100830Y. – P. 1–6.

4. >1.5kW narrow linewidth CW diffraction-limited fiber amplifier with 40nm bandwidth / R. Yagodkin, N. Platonov, A. Yusim, V.P. Ga­pontsev // Proc. SPIE. – 2016. – Vol. 9728, № 972807. – P. 1–6.

5. ~1 kilowatt Ytterbium-doped all-solid photonic bandgap fiber laser / F. Kong, G. Gu, T.W. Hawkins, M. Jones, J. Parsons, M.T. Kalichevsky-Dong, B. Pulford, I. Dajani, L. Dong // Proc. SPIE. – 2017. – Vol. 10083, № 1008311. – P. 1–5.

6. Next Generation of DC fibers enabling high performance and reliability of industrial fiber lasers beyond 1.5kW levels / C. Jollivet, J. Bradford, M. Conroy, A. Carter, K. Tankala // Proc. SPIE. – 2019. – Vol. 11206, № 1120605. – P. 1–6.

7. Single-mode 3kW Ytterbium fiber amplifier with diffraction-limited divergence in all-fiber format and compact modular package / N. Platonov, R. Yagodkin, J.D.L. Cruz, V. Gapontsev // Proc. SPIE. – 2021. – Vol. 11665, № 1166505. – P. 1–6.

8. Непрерывный иттербиевый одномодовый лазер с мощностью излучения 1500 Вт / А.А. Колегов, А.А. Абакшин, А.В. Чумаченко, А.В. Горбачев, Д.А. Фролов, М.С. Козляков // Фотон-экспресс. – 2021. – Т. 174, № 6. – С. 145. DOI: 10.24412/2308-6920-2021-6-145.

9. Next generation Yb-doped fibers for high-power, narrow-linewidth lasers / J.W. Nicholson, A. DeSantolo, R.S. Windeler, E. Monberg, V. Lu­konin, J. Pincha, A. Hariharan, X. Xu, G. Williams, Z. Goldberg, A. Ro­sales-Garcia, P. Kristensen, D. Knight, D.J. DiGiovanni // Proc. SPIE. – 2022. – Vol. 11981, № 119810R. – P. 1–6.

10. kW-level monolithic single-mode narrow-linewidth all-solid photonic bandgap fiber amplifier / B. Pulford, R. Holten, T. Matniyaz, M.T. Kalichevsky-Dong, T.W. Hawkins, L. Dong // Opt. Lett. – 2021. – Vol. 46, № 18. – P. 4458–4461.

11. High average power spectral beam combining of four fiber amplifiers to 8.2 kW / C. Wirth, O. Schmidt, I. Tsybin, T. Schreiber, R. Eberhardt, J. Limpert, A. Tünnermann, K. Ludewigt, M. Gowin, E.t. Have, M. Jung // Opt. Lett. – 2011. – Vol. 36, № 16. – P. 3118–3120.

12. 100 kW CW fiber laser for industrial applications / V. Fomin, V. Gapontsev, E. Shcherbakov, A. Abramov, A. Ferin, D. Mochalov // 2014 International Conference Laser Optics. – 2014. – P. 1. – 2014. DOI: 10.1109/LO.2014.6886450.

13. Gapontsev V.P. High power, kilo-Watt class fiber lasers are winning and securing new opportunities in automotive and heavy industry // Technical Summary Digest, Photonics West, San Jose, USA, 24-29 January 2004. LASE 2004, 5335-32, Session 6. IPG Photonics, YLR-1000-SM Datasheet, in Catalog of High Power Lasers, 2004.

14. 1.3 kW Yb-doped fiber laser with excellent beam quality / A. Liem, J. Limpert, H. Zellmer, A. Tünnermann, V. Reichel, K. Mörl, S. Jetschke, S. Unger, H.-R. Müller, J. Kirchhof, T. Sandrock, A. Harschak // Proc. Conference on Lasers and Electro-Optics 2004. – San Francisco, USA, 2004, May 16–21, postdeadline paper CPDD2.

15. Ytterbium-doped large-core fiber laser with 1.36 kW continuous-wave output power / Y. Jeong, J.K. Sahu, D.N. Payne, J. Nilsson // Opt. Express. – 2004. – Vol. 12, № 25. – P. 6088–6092.

16. Single-mode all-silica photonic bandgap fiber with 20-μm mode-field diameter / O.N. Egorova, S.L. Semjonov, A.F. Kosolapov, A.N. De­nisov, A.D. Pryamikov, D.A. Gaponov, A.S. Biriukov, E.M. Dianov,
M.Y. Salganskii, V.F. Khopin, M.V. Yashkov, A.N. Gurianov, D.V. Kuksenkov // Opt. Express. – 2008. – Vol. 16, № 16. – P. 11735–11740.

17. Effectively single-mode all-solid photonic bandgap fiber with large effective area and low bending loss for compact high-power all-fiber lasers / M. Kashiwagi, K. Saitoh, K. Takenaga, S. Tanigawa, S. Matsuo, M. Fujimaki // Opt. Express. – 2012. – Vol. 20, № 14. – P. 15061–15070.

18. Highly efficient cladding-pumped single-mode three-level Yb all-solid photonic bandgap fiber lasers / T. Matniyaz, W. Li, M. Kalichevsky-Dong, T.W. Hawkins, J. Parsons, G. Gu, L. Dong // Opt. Lett. – 2019. – Vol. 44, № 4. – P. 807–810.

19. Low-loss singlemode large mode area all-silica photonic bandgap fiber / S. Février, R. Jamier, J.-M. Blondy, S.L. Semjonov, M.E. Likhachev, M.M. Bubnov, E.M. Dianov, V.F. Khopin, M.Y. Salganskii, A.N. Guryanov // Opt. Express. – 2006. – Vol. 14, № 2. – P. 562–569.

20. Very-large-mode-area photonic bandgap Bragg fiber polarizing in a wide spectral range / S.S. Aleshkina, M.E. Likhachev, A.D. Pryamikov, D.A. Gaponov, A.N. Denisov, M.M. Bubnov, M.Yu. Salganskii, A.Yu. Lap­tev, A.N. Guryanov, Y.A. Uspenskii, N.L. Popov, S. Février // Opt. Lett. – 2011. – Vol. 36, № 18. – P. 3566–3568.

21. Polarization-maintaining and single-mode large mode area pixelated Bragg fiber / O. Vanvincq, R. Habert, A. Cassez, K. Baudelle, D. Labat, S. Delobel, Y. Quiquempois, G. Bouwmans, L. Bigot // Opt. Lett. – 2020. – Vol. 45, № 7. – P. 1946–1949.

22. Breaking the limit of maximum effective area for robust single-mode propagation in optical fibers / W.S. Wong, X. Peng, J.M. McLaughlin, L. Dong // Opt. Lett. – 2005. – Vol. 30, № 21. – P. 2855–2857.

23. Dong L., Peng X., Li J. Leakage channel optical fibers with large effective area // J. Opt. Soc. Am. B. – 2007. – Vol. 24, № 8. – P. 1689–1697.

24. Impact of fiber outer boundaries on leaky mode losses in leakage channel fibers / G. Gu, F. Kong, T.W. Hawkins, P. Foy, K. Wei, B. Samson, L. Dong // Opt. Express. – 2013. – Vol. 21, № 20. – P. 24039–24048.

25. Design of all-solid leakage channel fibers with large mode area and low bending loss / K. Saitoh, Y. Tsuchida, L. Rosa, M. Koshiba, F. Poli, A. Cucinotta, S. Selleri, M. Pal, M. Paul, D. Ghosh, S. Bhadra // Opt. Express. – 2009. – Vol. 17, № 6. – P. 4913–4919.

26. Extending Effective Area of Fundamental Mode in Optical Fibers / L. Dong, H.A. Mckay, A. Marcinkevicius, L. Fu, J. Li, B.K. Thomas, M.E. Fermann // J. Lightwave Technol. – 2009. – Vol. 27, № 11. – P. 1565–1570.

27. Large effective mode area optical fibers for high-power lasers / L. Dong, J. Li, H.A. McKay, L. Fu, B.K. Thomas // Proc. SPIE – 2009. – Vol. 7195, № 71950N. – P. 1–8.

28. All-glass large-core leakage channel fibers / L. Dong, T. Wu, H.A. Mckay, L. Fu, J. Li, H.G. Winful // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. – 2009. – Vol. 15, № 1. – P. 47–53.

29. Денисов А.Н., Семёнов С.Л. Полностью стеклянные одномодовые микроструктурированные волоконные световоды с боль­шим полем моды // Доклады Рос. акад. наук. Физика, технические науки. – 2021. – Т. 497. – С. 12–15.

30. Денисов А.Н., Семёнов С.Л. Полностью стеклянные микроструктурированные волоконные световоды с большим диамет­ром сердцевины и спектральным диапазоном одномодового режима 0,87 – 1,36 мкм // Прикладная фотоника. – 2021. – Т. 8, № 1. – С. 68–87.

31. Денисов А.Н., Семёнов С.Л. Полностью стеклянные одно­модовые микроструктурированные волоконные световоды с сердце­виной большого диаметра и малыми изгибными потерями // Квант. электроника. – 2021. – Т. 51, № 12. – С. 1081–1089.

32. Optimal Design of Large Mode Area Photonic Crystal Fibers Using a Multiobjective Gray Wolf Optimization Technique / K. Rashidi, S.M. Mirjalili, H. Taleb, D. Fathi // J. Lightwave Technol. – 2018. – Vol. 36, № 23. – P. 5626–5632.

33. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. – М.: Мир, 1996. – С. 15.

34. Mode classification and degeneracy in photonic crystal fibers / R. Guobin, W. Zhi, L. Shuqin, J. Shuisheng // Opt. Express. – 2003. – Vol. 11, № 11. – P. 1310–1321.

35. Kuhlmey B.T., McPhedran R.C., de Sterke C.M. Modal cutoff in microstructured optical fibers // Opt. Lett. – 2002. – Vol. 27, № 19. – ­ P. 1684–1686.

36. Tsuchida Y., Saitoh K., Koshiba M. Design and characterization of single-mode holey fibers with low bending losses // Opt. Express – 2005. – Vol. 13, № 12. – P. 4770–4779.

37. Schermer R.T. Mode scalability in bent optical fibers // Opt. Express. – 2007. – Vol. 15, № 24. – P. 15674–15701.

38. Fini J.M. Design of solid and microstructure fibers for suppression of higher-order modes // Opt. Express. – 2005. – Vol. 13, № 9. – P. 3477–3490.

39. Design of photonic band gap fibers with suppressed higher-order modes: Towards the development of effectively single mode large hollow-core fiber platforms / K. Saitoh, N.J. Florous, T. Murao, M. Koshiba // Opt. Express. – 2006. – Vol. 14, № 16. – P. 7342–7352.

40. Tsuchida Y., Saitoh K., Koshiba M. Design of single-moded holey fibers with large-mode-area and low bending losses: The significance of the ring-core region // Opt. Express. – 2007. – Vol. 15, № 4. – P. 1794–1803.

Проведен обзор перспективной и развивающейся технологии Power-over-Fiber – передача энергии большой мощности по оптоволокну удалённым потребителям. Рассмотрены преиму­щества данной технологии, а также возможность её применения на пожаро- и взрывоопасном производстве. Приведены плюсы и минусы разработки прецизионных измерительных систем на основе PoF-технологии. Отмечено, что технология PoF становится все более востребованной в сфере энергоснабжения телекоммуникационных и IT-систем.

Ключевые слова: передача энергии, оптическое волокно, прецизионные измерения, сети 5G, энергоэффективность.

Гаркушин А.А.
Заместитель директора научно-обра­зо­вательного центра по проектам, Пермская научно-производственная приборостроительная компания; Пермский нацио­нальный исследовательский политехни­ческий университет (Пермь, Россия), e-mail: garkushin@pnppk.ru.

Криштоп В.В.
Главный научный сотрудник НИИ радиофотоники и оптоэлектроники, заместитель директора научно-образо­ватель­ного центра по проектам, Пермская научно-производствен­ная приборо­строи­тель­ная компания; Пермский на­цио­наль­ный исследовательский политехнический университет (Пермь, Россия), e-mail: Krishtop@pnppk.ru.

Максименко В.А.
Доцент, кандидат физико-матема­тичес­ких наук, Пермская научно-произ­водствен­ная приборостроительная компания, Пермский национальный исследовательский политехнический универ­си­тет (Пермь, Россия), e-mail: mva30@mail.ru.

Гарипова М.А.
Техник, Пермская научно-производ­ствен­ная приборостроительная компания; Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, Россия), e-mail: GaripovaMA@pnppk.ru.

Трапезников К.Д.
Техник, Пермская научно-производ­ствен­ная приборостроительная компания; Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, Россия), e-mail: tkd@pnppk.ru.

Нифонтова Е.В.
Техник, Пермская научно-производ­ствен­ная приборостроительная компания; Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, Россия), e-mail: NifontovaEV@pnppk.ru.

Зуева П.В.
Техник, Пермская научно-производ­ственная приборостроительная компания; Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, Россия), e-mail: ZuevaPV@pnppk.ru.

1. Передача энергии лазерным излучением в свободном пространстве Бойчук Е.С., Киреева Н.М., Гаркушин А.А., Струк В.К., Криштоп В.В., Карпец Ю.М., Ливашвили А.И // Бюллетень научный сообщений: сб. науч. тр. Вып. 25. – 2020. – №. 25. – С. 91–102.

2. Charging a smartphone across a room using lasers / V. Iyer [et al.] // Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies. – 2018. – Т. 1. – №. 4. – С. 1–21.

3. Optically Powered Radio-Over-Fiber Systems in Support of 5G Cellular Networks and IoT / Fahad M.A. Al-Zubaidi, Student Member, IEEE, J.D. López Cardona, D.S. Montero, C. Vázquez, Senior Member // IEEE Journal of lightwave technology. – 2021. – Vol. 39. – №13.

4. Системы передачи энергии по оптическому волокну / А.А. Гаркушин, В.К. Струк, В.В. Криштоп, Е.С. Бойчук, Ю.М. Карпец // Бюллетень научный сообщений: сб. науч. тр. Вып. 25. –2020. – №. 25. – С. 48–53.

5. Carmen Vázquez, Multicore fiber scenarios supporting power over fiber in radio over fiber systems / Juan Dayron lópez-cardona, Pedro Contreras Iallana, David Sánchez Montero, Fahad Mohammed Abdulhussein Al-Zubaidi, Sandra Pérez-Prieto, Isabel Pérez Garcilópez // IEEE journal of lightwave technology. – 2019.

6. Крюков Ю.А., Антонов А.Н. Интегрированная система передачи электрической энергии и данных на основе волоконно-оптического кабеля связи. – № RU114236U1 – 2011.

7. Remote Optical Powering Using Fiber Optics in Hazardous Environments / J.D. Lopez-Cardona, Carmen Vazquez, Senior Member, IEEE, David Sanchez Montero, Pedro Contreras Lallana // IEEE journal of lightwave technology. – 2018. – Vol. 36, № 3. – February 1.

8. Smart Remote Nodes Fed by Power Over Fiber in Internet of Things Applications / Juan D. López-Cardona, David Sánchez Montero, Carmen Vázquez, Senior Member // IEEE sensors journal. – 2019. – Vol. 19, № 17.

9. Progress towards vertically stacked InAlGaAs photovoltaic power converters for fiber power transmission at 1310 nm. / Wilkins M.M., Beattie M.N., Xia, D. Tam, M.C. Zamiri, M. Valdivia, C.E. Fafard, S., Masson D.P., Krich, J.J. Wasilewski, Z.R. // Yokohama. – Japan, 23–25 April 2019.

10. Klamouris. C. Condition monitoring of wind turbine rotor blades using optically powered sensors / Worms K., Wegh F., Leuthold J., Stork W // Yokohama, Japan. – 23–25 April 2019. – P. OWPT-7-02.

11. Задворнов С.А., Соколовский А.А. О пажаро- и взрыво­безопасности волоконно-оптических гибридных измерительных систем // Бюллетень научных сообщений: сб. науч. тр. Вып. 3. – 2007. – №. 3. – С. 11–14.

12. Зависимость характеристик системы PoF от расстояния передачи энергии / А.А. Гаркушин, Е.С. Бойчук, И.Р. Дроздов, В.К. Струк, Ю.А. Конин, В.А. Щербаков, В.А. Максименко, В.В. Криш­топ // Бюллетень научных сообщений: сб. науч. тр. Вып. 6. – 2021. – №. 6. – С. 42–43.

13. Fiber-Optic Pyrometr with Optically Powered Switch for Temperature Measurements / C. Vazques, S. Perez-Prieto, J. Lopez-Cardona // Scopus. – 2018. – C. 1–10.

14. Temperature fiber optic pyrometer for fast time resolved temperature measurements / M. Willsch, T. Bosselmann, D. Gaenshirt, J. Kaiser, M. Villnow, M. Banda // Low Proceedings of Sixth European Workshop on Optical Fibre Sensors. – Limerick, Ireland, 31 May–3 June 2016. – Paper 99160R.

15. Esenowo K, Etu I., Ukanide V.N. The design of a signal conditioning & acquisition elements of a chopped broadband radiation pyrometer // Int. J. Res. Eng. Technol. – 2015. – Vol. 4. – P. 461–470.

16. Burgess G.K., Foote P.D. Characteristics of Radiation Pyrometers; Bulletin of Bureau of Standards / University of Michigan: Ann Arbor, MI, USA, 1915. – Vol. 12.

17. Российский опыт и перспективы создания систем сейсмического 4D мониторинга / С.В. Головин, Ю.А. Разин, С.В. Курков, Е.Р. Надеждин // Геофизические исследования. – 2019. – Т. 20, № 4. – С. 52–64.

18. Разин А.Ю., Головин С.В. 4D сейсмический мониторинг нефтегазовых шельфовых месторождений акваторий северных морей с помощью донных регистрирующих систем // Научный аспект. – 2018. – № 4. – С. 779–798.

19. Modes J.D. Optically feeding 1.75 W with 100 m MMF in efficient C-RAN front-hauls with Sleep / J.D. Modes, López Cardona, P.C. Lallana, R. Altuna, A. Fresno-Hernández, X. Barreiro, C. Vázquez Se­nior Member // Journal of lightwave technology. – 2021. – Vol. 39, № 24. – December 15.

20. Vázquez C., MulticoreFiber Scenarios Supporting Power Over Fiber in Radio Over Fiber Systems / J.D. López-Cardona, P.C. Lallana, D.S. Montero, F.M.A. Al-Zubaidi, S. Pérez-Prieto, I.P. Garcilópez // IEEE Access 2019.

21. Kuboki H., Matsuura M. Optically powered radio-over-fiber system based on center- and offset-launching techniques using a conventional multimode fiber // Opt. Lett. – 2018. – Vol. 43, no. 5. – P. 1067–1070.

Исследована фотолюминесценция в ближней ИК-области серии кристаллов LiNbO₃:Mg(0,19–5,29 мол.% MgO), полученных по разным технологиям. Показано, что вклад в фотолюминесценцию исследованных кристаллов вносят две основные полосы при 1,53 и 1,35 эВ, природа которых связана с собственными дефектными центрами. Интенсивность данных полос, особенно полосы при 1,53 эВ, в кристаллах LiNbO₃:Mg(1,16–5,29 мол.% MgO) хорошо коррелирует с концентрацией гидроксильных групп в зависимости от концентрации легирующей примеси, что обусловливает наличие комплексного центра свечения с участием OH-групп. 

Ключевые слова: ниобат лития, легирование, фотолюминесценция, центры свечения, дефекты, гидроксильные группы.

Смирнов М.В.
Инженер-исследователь, институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН (Апатиты, Россия), e-mail: m.smirnov@ksc.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, Россия), 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, Россия), mail: m.palatnikov@ksc.ru.

Пикулев В.Б.
Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики твёрдого тела, Петрозаводский государственный университет (Петрозаводск, Россия), e-mail: pikulev@petrsu.ru.

1. Arizmendi L. Photonic applications of lithium niobate crystals // Physica Status Solidi (a). – 2004. – Vol. 201, № 2. – P. 253–283.

2. Wong K.K. Properties of lithium niobate. – London: The Institution of Engineering and Technology, 2002. – 432 p.

3. Influence of the damage resistant impurities Zn and Mg on the UV-excited luminescence in LiNbO₃ / C. Fischer, M. Wöhlecke, T. Volk, N. Rubinina // Physica Status Solidi (a). – 1993. – Vol. 137. – P. 247–255.

4. Concentration threshold effect on properties of zinc-doped lithium niobate crystals / M.N. Palatnikov, N.V. Sidorov, O.V. Makarova, D.V. Manukovskaya, L.A. Aleshina, A.V. Kadetova // Journal of the American Ceramic Society. – 2017. – Vol. 100. – P. 3703–3711.

5. Defect structure of near-stoichiometric Mg-doped LiNbO₃ crystals prepared by different method / J. Yang, M. Lai, J. Shang, Q. Li, L. Zhang, J. Sun // Journal of Crystal Growth. – 2022. – Vol. 580. – P. 126478.

6. Effect of Mg concentration on the domain reversal of Mg-doped LiNbO₃ / Y. Chen, W. Yan, J. Guo, S. Chen, G. Zhang, Z. Xia // Applied Physics Letters. – 2005. – Vol. 87. – P. 212904(1-3).

7. Domain inversion and optical damage in Zn doped near-stoichiometric lithium niobate crystal / S. Kumaragurubaran, S. Takekawa, M. Nakamura, S. Ganesamoorthy, K. Terabe, K. Kitamura // Conference on Lasers & Electro-Optics. – 2005. – Vol. 1. – P. 393-395.

8. The role of nonstoichiometry in 180° domain switching of LiNbO₃ crystals / V. Gopalana, T.E. Mitchell, Y. Furukawa, K. Kitamura // Applied Physics Letters. – 1998. – Vol. 72. – P. 1981–1983.

9. Decay of domains created by local switching on non-polar cut of MgO doped LiNbO₃ single crystals / Yu.M. Alikin, A.P. Turygin, M.S. Kosobokov, D.O. Alikin, V.Ya. Shur // Ferroelectrics. – 2022. – Vol. 592, № 1. – P. 12–18.

10. Dualwavelength source from 5% MgO:PPLN cylinders for the characterization of nonlinear infrared crystals / V. Kemlin, D. Jegouso,
J. Debray, E. Boursier, P. Segonds, B. Boulanger, H. Ishizuki, T. Taira, G. Mennerat, J. Melkonian, A. Godard // Optics Express. – 2013. – Vol. 21, №. 23. – P. 28886–28891.

11. Ниобат лития, дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны / Н.В. Сидоров, Т.Р. Волк, Б.Н. Маврин, В.Т. Калинников. – М.: Наука, 2003. – 256 с.

12. Schlarb U., Betzler K. Influence of the defect structure on the refractive indices of undoped and Mg-doped lithium niobate // Physical Review B. – Vol. 50, № 2. – P. 751–757.

13. Фундаментальные аспекты технологии сильно легированных кристаллов ниобата лития: монография / М.Н. Палатников, Н.В. Си­доров, О.В. Макарова, И.В. Бирюкова. – Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2017. – 241 с.

14. The search of homogeneity of LiNbO₃ crystals grown of charge with different genesis / M.N. Palatnikov, I.V. Birukova, S.M. Masloboeva, O.V. Makarova, D.V. Manukovskaya, N.V. Sidorov // Journal of Crystal Growth. – 2014. – Vol. 386. – P. 113–118.

15. Decay time of polaron photoluminescence in congruent lithium niobate / A. Harhira, L. Guilbert, P. Bourson, H. Rinnert // Physica Status Solidi (c). – 2007. – Vol. 4, № 3. – P. 926-929.

16. Gated luminescence in as-grown and reduced undoped LiNbO₃ crystals / S.M. Kostritskii, M. Aillerie, S. Margueron, P. Bourson // Journal of Physics: Conference Series. – 2013. – Vol. 416. – P. 012033(1-6).

17. Features of the defect structure and luminescence of nominally pure lithium niobate crystals produced using different technologies / M. Smirnov, D. Manukovskaya, N. Sidorov, M. Palatnikov // Materials. – 2023. – Vol. 16, № 1. – P. 255–277.

18. Comparative study of composition dependences of photorefractive and related effects in LiNbO₃ and LiTaO₃ crystals / S.M. Kostritskii, O.G. Sevostyanov, P. Bourson, M. Aillerie, M.D. Fontana, D. Kip // Ferroelectrics. – 2007. – Vol. 352, № 1. – P. 61–71.

19. Polaron luminescence in iron-doped lithium niobate / A. Harhira, L. Guilbert, P. Bourson, H. Rinnert // Applied Physics B. – 2008. – Vol. 92. – P. 555–561.

20. Бобрева Л.А. Физико-химические основы технологий опти­чес­ки высокосовершенных номинально чистых и легированных нели­нейно-оптических монокристаллов ниобата лития с низким эффектом фото­рефракции: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Апатиты, 2020. – 24 с.

С использованием в качестве структурной единицы («элементарной ячейки») кристалла кислородно-октаэдрического кластера MeO₆ (Me: Nb, Li, вакансия, примесный элемент) и полуклассического атомистического подхода выполнено компьютерное моделирование крупных кластеров в структуре кристалла ниобата лития (LiNbO₃), легированного трехвалентным металлом. Такой подход позволяет избежать обязательные при использовании в качестве структурной единицы элементарной ячейки кристалла потери разорванности и электро­нейтраль­ности кислородных октаэдров О₆ по краям исследуемого кластера, а также позволяет отойти от традиционных вакансионных сплит-моделей. Показано, что наиболее устойчивым является кластер конгруэнтного состава.  

Ключевые слова: ниобат лития, моделирование, кластеры, вакансионные модели, дефекты подрешётки, монокристаллы, сегнетоэлектрики.

Стародуб О.Р.
Кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, (Апатиты, Россия), e-mail: o.starodub@ksc.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, Россия), 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, Россия), e-mail: m.palatnikov@ksc.ru.

1. Кузьминов Ю.С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития. – М.: Наука, 1987. – 264 с.

2. Volk T., Wöhlecke M. Lithium niobate. Defects, photorefraction and ferroelectric switching. – Berlin: Springer. – 2008. – P. 250.

3. Boron influence on defect structure and properties of lithium niobate crystals / N.V. Sidorov, N.A. Teplyakova, O.V. Makarova, M.N. Palatnikov, R.A. Titov, D.V. Manukovskaya, I.V. Birukova // Crystals. – 2021. – Vol. 11. – P. 458.

4. Fontana M.D., Bourson P. Microstructure and defects probed by Raman spectroscopy in lithium niobate crystals and devices // Applied Physics Reviews. – 2015. – Vol. 2, № 4. – P. 040602(1–14).

5. Conducting domain walls in lithium niobate single crystals / M. Schröder, A. Haußmann, A. Thiessen, E. Soergel, T. Woike, L.M. Eng // Advanced Functional Materials. – 2012. – Vol. 22, № 18. – P. 3936–3944.

6. Влияние кластерных дефектов переменного состава на оптические и радиационные характеристики оксидных кристаллов / С.Ф. Бурачас, А.А. Васильев, М.С. Ипполитов, В.И. Манько, Ю.А. Савельев, Г. Таймулайтис // Кристаллография. – 2007. – Т. 52, № 6. – C. 1124–1130.

7. Computer-simulation studies of intrinsic defects in crystals / H. Donnerberg, S.M. Tomlinson, C.R.A. Catlow, O.F. Schirmer // Physical Review B. – 1989. – Vol. 40, № 17. – P. 11909–11916.

8. Cation substitution models of congruent   investigated by X-ray and neutron powder diffraction / N. Zotov, H. Boysen, F. Frey, T. Metzger, E. Born // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 1994. – Vol. 55, № 2. – Р. 145–152.

9. Ordered defect lattice in lithium niobate crystals / L.A. Aleshina, O.V. Sidorova, A.V. Kadetova, N.V. Sidorov, N.A. Teplyakova, M.N. Palatnikov // Inorganic Materials. –  2019. –  Vol. 55, № 7. – P. 692–697.

10. Investigation of the cluster formation in lithium niobate crystals by computer modeling method / V.M. Voskresenskii, O.R. Starodub, N.V. Sidorov, M.N. Palatnikov // Crystallography Reports. – 2017. – Vol. 62, №. 2. – P. 205–209.

11. Кадетова А.В., Палатников М.Н., Сидорова О.В. Структурные особенности кристаллов ниобата лития, легированных редкоземель­ными и щелочноземельными элементами // XXII Всероссийская конфе­ренция по физике сегнетоэлектриков (ВКС-XXII): сб. тез. (Екате­ринбург, 25–28 августа 2021 г.). – Екатеринбург: Изд-во Урал. федерал. ун-та, 2021. – С. 112–113.

12. Влияние легирующего иона на процессы дефектообразования в моделируемых кластерах ниобата лития / О.Р. Стародуб, В.М. Вос­кресен­ский, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. науч. тр. / под общ. ред. В.М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. – Тверь: Изд-во Твер. гос. ун-та, 2020. – Вып. 12. – С. 180–189.

13. Effects of the ordering of structural units of the cationic sublattice of LiNbO₃:Zn crystals and their manifestation in Raman spectra / N.V. Sidorov, A.A. Yanichev, M.N. Palatnikov, A.A. Gabain // Optics and Spectroscopy. – 2014. – Vol. 116, №2. – P. 281–290.

Впервые предлагается провести системное исследование синтеза и фотоактивных свойств гетероструктур MXene из четырехкомпонентных MAX-фаз. Получены важные фунда­ментальные знания о структуре энергетических зон таких материалов, что позволило объяснить процессы фотовозбуждения и переноса заряда в фотокаталитических композициях этого класса. Изучен механизм каталитического действия композиций гетероструктур MXene. Проведенные исследования расширяют область фундаментальных знаний о гетероструктурах MXene и являются основой для их практического использования, в том числе для перехода на новые материалы для нужд альтернативной энергетики.

Ключевые слова: максены, МАХ-фаза, гетероструктура, оптические свойства, фото­катализ, фотогнагрев, сбор солнечной энергии.

Сюй А.В.
Ведущий научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов, Московский физико-техни­чес­кий институт (Национальный исследо­вательский университет), e-mail: alsyuy271@gmail.com.

1. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films / K.S. No­voselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov // Science 340. – 2013. – 1226419.

2. Photonics and optoelectronics of 2D semiconductor transition metal dichalcogenides // Nature Photonics. – 2016. – 10. – 216–226; Jia B., 2D optical materials and the implications for photonics / K.F. Mak, J. Shan // APL Photonics. – 2019. – 4. – 080401.

3. Van der Waals heterostructures for high-performance device applications: challenges and opportunities / S.J. Liang, B. Cheng, X. Cui, F. Miao // Advanced Materials. – 2019. – 32 (27). – 1903800.

4. A perspective on MXenes: Their synthesis, properties, and recent applications / K.A. Papadopoulou, A. Chroneos, D. Parfitt, S-R. G. Chris­topoulos // J. Appl. Phys. – 2020. – 128. – 170902.

5. Gonzalez-Julian J. Processing of MAX phases: From synthesis to applications // J. Am. Ceram. Soc. – 2021. – 104. – 659–690.

6. Surface-agnostic highly stretchable and bendable conductive MXene multilayers / H. An, T. Habib, S. Shah, H. Gao, M. Radovic, M.J. Green, J.L. Lutkenhaus // Sci. Adv. – 2018. – 4, eaaq0118.

7. High capacitance of surface-modified 2D titanium carbide in acidic electrolyte Electrochem / Y. Dall’Agnese, M. R. Lukatskaya, K. M. Cook, P-L. Taberna, Y. Gogotsi, P. Simon // Commun. – 2017. – 48. – 118–22.

8. Control of MXenes’ electronic properties through termination and intercalation / J.L. Hart, K. Hantanasirisakul, A.C. Lang, B. Anasori, D. Pinto, Y. Pivak Y, J.T. van Omme, S.J. May, Y. Gogotsi, M.L. Taheri // Nat. Commun. – 2019. – 10. – 522.

9. Electronic properties and applications of MXenes: a theoretical review / M. Khazaei, A. Ranjbar, M. Arai, T. Sasaki, S. Yunoki // J. Mater. Chem. – 2017. – A, 5. – 2488–503.

10. Maleski K., Mochalin V.N., Gogotsi Y. Dispersions of two-dimensional titanium carbide MXene in organic solvents // Chem. Mater. – 2017. – 29. – 1632–40.

11. 2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage / Babak Anasori, Maria R. Lukatskaya and Yury Gogotsi // Nature Reviews / Materials. – Vol. 2. – Article Number 16098.

12. Current Trends in MXene-Based Nanomaterials for Energy Storage and Conversion System: A Mini Review / Karthik Kannan, Kishor Kumar Sadasivuni, Aboubakr M. Abdullah and Bijandra Kumar // Catalysts. – 2020. – 10. – 495.

13. Synthesis of MAX Phases in the Zr-Ti-Al C System / B. Tunca [et al.] // Inorg. Chem. – 2017. – 56. – 3489−3498.

14. Synthesis of new M-layer solid-solution 312 MAX phases (Ta_1-xTi_x)₃AlC₂ (x ¼ 0.4, 0.62, 0.75, 0.91 or 0.95), and their corresponding MXenes / T.P. Maxwell Rigby [et al.] // RSC Adv. – 2021. – 11. – 3110–3114.

15. Geim A.K., Grigorieva I.V. Van der Waals heterostructures // Nature. – 2013. – 499, 419–425.

16. Liu Y., Huang Y., Duan X. Van der Waals integration before and beyond two-dimensional materials // Nature. – 2019. – 567. – 323–333.

17. Synthesis of MAX phases in the Zr-Ti-Al-C system / B. Tunca [et al.] // Inorg. Chem. – 2017. – 56. – 3489−3498.

18. Synthesis of new M-layer solid-solution 312 MAX phases (Ta_1-xTi_x)₃AlC₂ (x ¼ 0.4, 0.62, 0.75, 0.91 or 0.95), and their corresponding MXenes / Maxwell T.P. Rigby [et al.] // RSC Adv. – 2021. – 11. – 3110–3114.

19. Design of Heterostructures of MXene/Two-Dimensional Organic Frameworks for Na−O₂ Batteries with a New Mechanism and a New Descriptor / Yuxiang Min, Hao Yuan, Wugang Wang, Lai Xu // J. Phys. Chem. Lett. – 2021. – 12. – 2742−2748.

20. A perspective on MXenes: Their synthesis, properties, and recent applications / Konstantina A. Papadopoulou, Alexander Chroneos, David Parfitt, Stavros-Richard G. Christopoulos // J. Appl. Phys. – 2020. – 128. – 170902.

21. Jesus Gonzalez-Julian. Processing of MAX phases: From synthesis to applications // J. Am. Ceram. Soc. – 2021. – 104. – 659–690.

22. Current trends in MXene-based nanomaterials for energy storage and conversion system: A Mini Review / Karthik Kannan, Kishor Kumar Sadasivuni, Aboubakr M. Abdullah, Bijandra Kumar // Catalysts. – 2020. – Vol 10. – P. 495.

23. 2D/2D Heterojunction of R-scheme Ti₃C₂ MXene/MoS₂ nanosheets for enhanced photocatalytic performance / Ziyu Yao, Huajun Sun, Huiting Sui, Xiaofang Liu // Nanoscale Research Letters. – 2020. – Vol. 15. – P. 78.

24. Dense Ti₃AlC₂ based materials obtained by SHS-extrusion and compression methods / A. Pazniak, P. Bazhin, I. Shchetinin, E. Kolesnikov, A. Prokopets, N. Shplis, A. Stolin, D. Kuznetsov // Ceramics International. – 2019. – Vol. 45. – P. 2020–2027.

25. Бажин П.М., Стельмах Л.С., Столин А.М. Влияние степени деформации на формирование МАХ-фазы в материалах на основе Ti–Al–C при СВС-экструзии // Неорганические материалы. – 2019. – Т. 55, № 3. – С. 330–335.

26. Synthesis, characterization, optoelectronic and photocatalytic properties of Sr₂Bi₂O₅/SrCO₃ and Sr₃Bi₂O₆/SrCO₃ heterostructures with varying SrCO₃ content / D.S. Shtarev, A.V. Shtareva, R. Kevorkyants, A.V. Syuy // Chemosphere. – 2021. – Vol. 267. – P. 129229. DOI: 10/1016/j.chemosphere. – 2020. – P. 129229.

27. Unraveling the diffusion properties of zeolite-based multi­component catalyst by combined gravimetric analysis and IR spectroscopy (AGIR) / Peng Peng, Stosic Dusan, Aitblal Abdelhafid, Vimont Alexandre, Bazin Philippe, Liu Xin-Mei, Yan Zi-Feng, Mintova Svetlana, Travert Arnaud // ACS Catalysis. – 2020. – Vol. 10. – P. 6822–6830.

28. Multiscale Mechanistic Insights of Shaped Catalyst Body Formulations and Their Impact on Catalytic Properties / Whiting Gareth Chung Sang-Ho, Stosic Dusan, Dutta Chowdhury Abhishek, I. van der Wal Lars, Fu Donglong, Zecevic Jovana, Travert Arnaud, Houben Klaartje, Baldus Marc, Weckhuysen Bert I. // ACS Catalysis. – 2019. – 9. – 4792–4803.

29. Photocatalytic water splitting – the untamed dream: a review of recent advances / T. Jafari, E. Moharreri, A. ShiraziAmin, R. Miao, W. Song, S.L. Suib // Molecules. – 2016. – 21. – 900. – P. 2–29.

30. Go Sahara, Osamu Ishitani. Efficient Photocatalysts for CO₂ Reduction // Inorg. Chem. – 2015. – 54. – 5096−5104.

31. Coupling carbon dioxide reduction with water oxidation in nanoscale photocatalytic assemblies / Wooyul Kim, Beth Anne McClure, Eran Edri, Heinz Frei. // Chem. Soc. Rev. – 2016. DOI: 10.1039/­c6cs00062b.

32. Zhixiang Zhang, Zheng Jiang, Wenfeng Shangguan. Low-temperature catalysis for VOCs removal in technology and application: A state-of-the-art review // Catalysis Today. – 2016. – 264. – P. 270–278.

33. Photocatalytic oxidation of organic dyes and pollutants in wastewater using different modified titanium dioxides: A comparative review / H. Zangeneh, A.A.L. Zinatizadeh, M. Habibi, M. Akia, M. Hasnain Isa. // J. Industr. Engin. Chem. – 2015. – Vol. 26. – P. 1–36.

34. Swagata Banerjee, Dionysios D. Dionysiou, Suresh C. Pillai Self-cleaning applications of TiO₂ by photo-induced hydrophilicity and photocatalysis // Applied Catalysis B: Environmental. – 2015. – 176–177. – P. 396–428.

35. A review of solar and visible light active TiO₂ photocatalysis for treating bacteria, cyanotoxins and contaminants of emerging concern / Rachel Fagan, Declan E. McCormack, Dionysios D. Dionysiou, Suresh C. Pillai // Materials Science in Semiconductor Processing. – 2016. – 42. – P. 2–14.

36. Akira Fujishima, Xintong Zhang, Donald A. Tryk TiO₂ photocatalysis and related surface phenomena // Surface Science Reports. – 2008. – Vol. 63. – P. 515–582.

37. Efficient visible-light photocatalytic performance of cuprous oxide porous nanosheet arrays / Xianghua Li, Jianqiang Wang, Yihe Zhang, Minhua Cao // Materials Research Bulletin. – 2015. – Vol. 70. – P. 728–734.

38. Photocatalytic activity of CuO and Cu₂O nanowires / V. Scuderi, G. Amiard, S. Boninelli, S. Scalese, M. Miritello, P.M. Sberna, G. Impellizzeri, V. Privitera // Materials Science in Semiconductor Processing. – 2016. – Vol. 42. – P. 89–93.

39. Efficient visible-light photocatalytic hydrogen evolution andenhanced photostability of core@shell Cu₂O@g-C₃N₄ octahedra / Li Liu, Yuehong Qi, Jinshan Hu, Yinghua Liang, Wenquan Cui // Applied Surface Science. – 2015. – Vol. 351. – P. 1146–1154.

40. Manan Ahmed, Guo Xinxin. A Review of Metal Oxynitrides for Photocatalysis // Inorganic Chemistry Frontiers. – P. 2–30. DOI: 10.1039/C5QI00202H

41. A perspective on MXenes: Their synthesis, properties, and recent applications / Konstantina A. Papadopoulou, Alexander Chroneos, David Parfitt, Stavros-Richard G. Christopoulos // J. Appl. Phys. – 2020. – 128. – 170902.

42. Synthesis of zinc aluminate (ZnAl₂O₄) spinel and its application as photocatalyst / Suellen Battiston, Caroline Rigo, Eric da Cruz Severo, Marcio Antonio Mazutti, Raquel Cristine Kuhn, André Gündel, Edson Luiz Foletto // Materials Research. – 2014. – 17(3). – 734–738.

43. Synthesis of uniform ZnGa₂O₄ nanoparticles with high photocatalytic activity / Yufeng Yuan, Junjian Huang, Weixia Tu, Simin Huang // Journal of Alloys and Compounds. – 2014. – 616. – P. 461–467.

44. Ion exchanged potassium titanoniobate as photocatalyst under visible light / Koichi Inoue, Satoshi Suzuki, Masayuki Nagai // J. Electroceram. – 2010. – 24. – P. 110–114.

45. Hossein Farsi, Zahra Barzgari, Seyede Zahra Askari. Sunlight-induced photocatalytic activity of nanostructured calcium tungstate for methylene blue degradation // Res. Chem. Intermed. – 2015. – 41. – P. 5463–5474.

46. Band gap and photocatalytic properties of Ti-substituted hydroxyapatite: Comparison with anatase-TiO₂ / Mineharu Tsukada, Masato Wakamura, Naoya Yoshida, Toshiya Watanabe // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. – 2011. – 338. – P. 18–23.

47. A facile approach for the tunable fabrication of BiOBr photocatalysts with high activity and stability / Rui Li, Xiaoya Gao, Caimei Fan, Xiaochao Zhang, Yawen Wang, Yunfang Wang // Applied Surface Science. – 2015. – 355. – P. 1075–1082.

48. Lijun Cheng, Yong Kang. Bi₅O₇I/Bi₂O₃ composite photocatalyst with enhanced visible light photocatalytic activity // Catalysis Communications. – 2015. – 72. – P. 16–19.

49. Au/BiOCl heterojunction within mesoporous silica shell as stable plasmonic photocatalyst for efficient organic pollutants decomposition under visible light / Xiaoqing Yan, Xiaohui Zhu, Renhong Li, Wenxing Chen // Journal of Hazardous Materials. – 2016. – 303. – P. 1–9.

50. Onestep synthesis of Bi₂WO₆/TiO₂ heterojunctions with enhanced photocatalytic and superhydrophobic property via hydrothermal method / Chengyu Yang, Yan Huang, Feng Li, Taohai Li // J. Mater Sci. DOI 10.1007/s10853-015- 9433-y.

51. Synthesis of Pt/BiFeO₃ heterostructured photocatalysts for highly efficient visible-light photocatalytic performances / Feng Niu, Da Chen, Laishun Qin, Tong Gao, Ning Zhang, Sen Wang, Zhi Chen, Jiangying Wang, Xingguo Sun, Yuexiang Huang // Solar Energy Materials & Solar Cells. – 2015. – 143. – P. 386–396.

52. The synthesize of lanthanide doped BiVO₄ and its enhanced photocatalytic activity // Journal of Molecular Liquids. – 2015. – 211. – P. 25–30.

53. Zilin Ni, Yanjuan Sun, Yuxin Zhang, Fan Dong. Fabrication, modification and application of (BiO)₂CO₃-based photocatalysts: A review / Xiaoming Gao, Zihang Wang, Xiang Zhai, Feng Fu, Wenhong Li // Applied Surface Science. – 2016. – 365. – P. 314–335.

54. Lijun Cheng, Yong Kang. Bi₅O₇I/Bi₂O₃ composite photocatalyst with enhanced visible light photocatalytic activity // Catalysis Communications. – 2015. – 72. – P. 16–19.

55. One-step synthesis of Bi₂WO₆/TiO₂ heterojunctions with enhanced photocatalytic and superhydrophobic property via hydrothermal method / Chengyu Yang, Yan Huang, Feng Li, Taohai Li // J. Mater. Sci. DOI 10.1007/s10853-015-9433-y.

56. Au/BiOCl heterojunction within mesoporous silica shell as stable plasmonic photocatalyst for efficient organic pollutants decomposition under visible light / Xiaoqing Yan, Xiaohui Zhu, Renhong Li, Wenxing Chen // Journal of Hazardous Materials. – 2016. – 303. – P. 1–9.

57. Synthesis of Pt/BiFeO₃ heterostructured photocatalysts for highly efficient visible-light photocatalytic performances / Feng Niu, Da Chen n, Laishun Qin n, Tong Gao, Ning Zhang, Sen Wang, Zhi Chen, Jiangying Wang, Xingguo Sun, Yuexiang Huang // Solar Energy Materials & Solar Cells. – 2015. – 143. – P. 386–396.

58. The synthesize of lanthanide doped BiVO₄ and its enhanced photocatalytic activity / Xiaoming Gao, Zihang Wang, Xiang Zhai, Feng Fu, Wenhong Li // Journal of Molecular Liquids. – 2015. – 211. – P. 25–30.

59. Photocatalytic degradation of methylene blue on CaBi₆O₁₀/Bi₂O₃ composites under visible light / Yongjiao Wang, Yiming He, Tingting Li, Jun Cai, Mengfei Luo, Leihong Zhao // Chemical Engineering Journal. – 2012. – Vol. 189–190. – P. 473–481.

60. Novel CaBi₆O₁₀ photocatalyst for methylene blue degradation under visible light irradiation / Yongjiao Wang, Yiming He, Tingting Li, Jun Cai, Mengfei Luo, Leihong Zhao // Catal. Communications. – 2012. – Vol. 18. – P. 161–164,

61. Preparation and photocatalytic activity of novel efficient photocatalyst Sr₂Bi₂O₅ / Zhichao Shan, Yujuan Xia, Yuxiang Yang, Hanming Ding, Fuqiang Huang // Materials Letters. – 2009. – Vol. 63, no. 1. – P. 75–77.

62. Efficient destruction of pathogenic bacteria with NiO/SrBi₂O₄ under visible light irradiation / Chun Hu, Xuexiang Hu, Jian Guo, Jiuhui Qu // Envir. Science & Technology. – 2006. – Vol. 40, no. 17. – P. 5508–5513.

63. Shtarev D.S., Shtareva A.V. Photocatalytic degradation of the diesel fuel by using the calcium bismuthate – bismuth oxide photocatalyst composition // Applied Mechanics and Materials. – 2013. – Vol. 377. – P. 204–208.

64. Scaife D.E. Oxide semiconductors in photoelectrochemical conversion of solar energy // Solar Energy. – 1980. – Vol. 25, no. 1. – P. 41–54.

65. Photocatalytic carbon dioxide reduction by copper oxide nanocluster-grafted niobate nanosheets / Ge Yin, Masami Nishikawa, Yoshio Nosaka, Nagarajan Srinivasan, Daiki Atarashi, Etsuo Sakai, and Masahiro Miyauchi // ACS Nano. – 9, 2. – 2111–2119.

66. Zielińska Beata, Borowiak-Palen Ewa, Kalenzuk Ryszard J. Preparation and characterization of lithium niobate as a novel photocatalyst in hydrogen generation // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – Vol. 69. – Iss. 1. – 2008. – P. 236–242.

67. Saito K., Koga K., Kudo A. Lithium niobate nanowires for photocatalytic water splitting // Dalton Trans. – 2011. – Apr 21. – 40(15). – 3909-3913. DOI: 10.1039/c0dt01844a. Epub 2011 Mar 8.

68. Matt Stock. An investigation of the photocatalyticproperties of lithium niobate and barium titanate // PhD thesis. Cranfield University. – 2012.

69. 2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage / Babak Anasori, Maria R. Lukatskaya, Yury Gogotsi // Nature Reviews. Materials. – Vol. 2. – Article Number 16098.

70. Additive-free MXene liquid crystals and fibers / Jizhen Zhang [et al.] // ACS Cent. Sci. – 2020. – 6. – P. 254−265.

71. Advances in MXene films: synthesis, assembly and applications / Xiaohua Li, Feitian Ran, FanYang, Jun Long, Lu Shao // Transactions of Tianjin University. – 2021. – 27. – 217–247.

72. Harnessing the unique properties of MXenes for advanced rechargeable batteries / Deobrat Singh [et. al.] // J. Phys. Energy. – 2021. – Vol. 3. – 012005.

73. Unusual synthesis of safflower-shaped TiO₂/Ti₃C₂ heterostructures initiated from two-dimensional Ti₃C₂ MXene / Nghe My Tran, Qui Thanh Hoai Ta, Jin-Seo Noh // Applied Surface Science. – 2021. – 538. – 148023.

74. Two-dimensional, ordered, double transition metals carbides (MXenes) / Babak Anasori, Yu Xie, Majid Beidaghi, Jun Lu, Brian C. Hosler, Lars Hultman, Paul R. C. Kent, Yury Gogotsi, Michel W. Barsoum // ACS Nano. – 2015. – Vol. 9. – № 10. – P. 9507–9516.

75. Pillared Mo₂TiC₂ MXene for high-power and long-life lithium and sodium-ion batteries / Philip A. Maughan, Luc Bouscarrat, Valerie R. Seymour, Shouqi Shao, Sarah J. Haigh, Richard Dawson, Nuria Tapia-Ruiz and Nuno Bimbo // Nanoscale Adv. – 2021. – 3. – 3145.

Исследовался волоконно-оптический резонатор (РВО), применяемый в качестве чувствительного элемента датчика угловой скорости. Приведены измеренные рабочие пара­мет­ры РВО, и найдена зависимость смещения резонансной частоты от угловой скорости. Раз­работанный макет позволил измерить минимальную чувствительность к угловой скорости данного ре­зонатора и провести оценку максимального диапазона измерения. Оценка диапазона измерения угловой скорости дает значения от минус 600 000 °/с до минус 10 °/с и от 10 °/с до 600 000 °/с.

Ключевые слова: волоконно-оптический резонатор, гироскоп, датчик угловой скорости, эффект Саньяка.

Гилев Д.Г.
Ведущий инженер-исследователь НИИ радиофотоники и оптоэлектроники, Перм­ская научно-производственная при­бо­ростроительная компания; Пермский государственный национальный исследовательский университет (г. Пермь, Россия), e-mail: GilevDG@pnppk.ru.

1. Laser phase and frequency stabilization using an optical resonator / R.W.P. Drever [et al.] // Applied Physics B. – 1983. – Т. 31. – №. 2. – С. 97–105.

2. Zhou X., Yu Q. Wide-range displacement sensor based on fiber-optic Fabry–Perot interferometer for subnanometer measurement // IEEE sensors journal. – 2010. – Т. 11. – №. 7. – С. 1602–1606.

3. Coddington Ian, Newbury Nathan, Swann William. Dual-comb spectro­scopy // Optica. – 2016. – 3. – 414–426.

4. Fully room temperature and label free biosensing based on an ink-jet printed polymer microdisk laser / Abdul Nasir, Yuaya Mikami, Rui Yatabe, Hiroaki Yoshioka, Nilesh vasa, Yuji Oki // Opt. Mater. Express. – 2011. – Vol. 11. – P. 592–602.

5. On-chip photon-pair generation in a silica microtoroidal cavity / Yosuke Hashimoto, Akihisa Goban, Yuki Hirabayashi, Yuta Kobayashi, Tomohiro Araki, Takao Aoki // Opt. Express. – 2021. – Vol. 29. – P. 3533–3542.

6. Губайдуллин Р.Р. Радиофотонная система контроля темпе­ратуры топливных ячеек электрических транспортных средств на основе адресных волоконных брэгговских структур с двумя фазовыми π-сдвигами // Прикладная фотоника. – 2019. – Т. 6. – №. 3–4. – С. 193–202.

7. Optoelectronic oscillator based on fiber ring resonator: overall system optimization and phase noise reduction / K. Saleh [et al.] // 2012 IEEE International Frequency Control Symposium Proceedings. – IEEE. – 2012. – С. 1–6.

8. Li J., Suh M.G., Vahala K. Microresonator Brillouin gyroscope // Optica. – 2017. – Т. 4. – №. 3. – С. 346–348.

9. Resonant micro-optical gyro based on self-injection locking / Jingtong Geng, Liu Yang, Shuhua Zhao, Yonggang Zhang // Opt. Express. – 2020. – Vol. 28. – P. 32907–32915.

10. Вьюжанина Е.А., Криштоп В.В. Дисковые резонаторы для датчиков угловой скорости // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2020. – Т. 63. – №. 9. – С. 823–829.

11. Lefevre H.C. The fiber-optic gyroscope. – Artech house, 2014.

12. Stedman G.E. Ring-laser tests of fundamental physics and geophysics // Reports on progress in physics. – 1997. – Т. 60. – №. 6. – С. 615.

13. Advances in gyroscope technologies / M.N. Armenise [et al.]. – Springer Science & Business Media, 2010.

14. Королёв М.Н. Исследование технических характеристик современных типов датчиков угловой скорости. – 2019.

15. Бонштедт А.В., Кузьмин С.В., Мачехин П.К. Восьмиточечная модель твердотельного волнового гироскопа // Вестник Удмурт. ун-та. Математика. Механика. Компьютерные науки. – 2007. – №. 1. – С. 135–214.

16. Menéndez R.J.P. Fiber-Optic Ring Resonator Interferometer // Interferometry-Recent Developments and Contemporary Applications. – IntechOpen, 2018.

17. Resonant micro-optic gyro using a short and high-finesse fiber ring resonator / H. Ma [et al.] // Optics letters. – 2015. – Т. 40. – №. 24. – С. 5862–5865.

18. Suppression of frequency locking noise in resonator fiber optic gyro by differential detection method / L. Feng [et al.] // Optics & Laser Technology. – 2014. – Т. 62. – С. 109–114.

19. Compensation of scale factor nonlinearity in resonator fiber optic gyro / Y. Zhi [et al.] // Optical Engineering. – 2014. – Т. 53. – №. 12. – С. 127108.

20. A Prototype for a Passive Resonant Interferometric Fiber Optic Gyroscope with a 3×3 Directional Coupler / K.A. Ovchinnikov [et al.] // Sensors. – 2023. – Т. 23. – №. 3. – С. 1319.

21. Experimental Investigation of an Optical Resonator Gyroscope with a Mach–Zehnder Modulator and Its Sensitive Elements / Y.V. Filatov [et al.] // Photonics. – MDPI. – 2022. – Т. 10. – №. 1. – С. 4.

22. Характеристики различных чувствительных элементов миниатюрного резонансного оптического гироскопа / Д.Г. Гилев, А.А. Журавлёв, Д.Н. Москалёв, А.А. Чувызгалов, В.В. Криштоп // Оптический журнал. – 2022. – Т. 89. – № 4. – С. 59–69.

23. Gilev D.G., Krishtop V.V. Using Methods for Processing the Resonant Peak to Increase the Sensitivity of the Angular Rate Sensor //2022 29th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems (ICINS). – IEEE. – 2022. – С. 1–2.

24. П.М. Валюшина, К.А. Овчинников, Д.Г. Гилев. Измерение характеристик волоконно-оптического резонатора методом перестройки центральной частоты лазера // Прикладная фотоника. – 2021. – Т. 8 (2). – С. 19–32.

25. Fiber Optic Resonators for Angular Rate Sensors / D.G. Gilev [et al.] // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. – 2022. – Т. 86. – №. 1. – С. S75–S80.

26. Determination of induced birefringence in a fiber-optic resonator from the frequency difference between main and additional resonance peaks / D.G. Gilev [et al.] // Optics Continuum. – 2022. – Т. 1. – №. 3. – С. 487–493.

27. Валюшина П.М., Гилев Д.Г. Модель волоконно-оптического резонатора из одномодового волокна с учетом эффекта двулуче­преломления // Фотон-экспресс. – 2021. – №. 6. – С. 367–368.

Представлены результаты системного анализа существующих рекомендаций по волоконным световодам. Проведена систематизация физических параметров и эксплуа­тационных характеристик стандартизированных волоконных световодов. Выделены четыре информативных параметра для оценки влияния изгибов волоконных световодов на качество ВОЛС и волоконно-оптические датчики. Цель работы – систематизация рекомендаций МСЭ-Т и МЭК, а также оценка влияния изгибов на рассмотренные типы волоконных световодов с точки зрения качества линий связи и волоконно-оптических датчиков физических величин.

Ключевые слова: стандарт МСЭ-Т, стандарт МЭК, волоконно-оптические линии связи, волоконный световод, изгибы волокна, волоконно-оптические датчики.

Денисов И.В.
Профессор, доктор технических наук, доцент, Институт физико-матема­тических наук и информационных технологий Балтийского федерального университета им. И. Канта (пос. Переславское, Россия), e-mail: igordenisov@inbox.ru.

Лисовский Н.В.
Аспирант, Институт физико-матема­тических наук и информационных технологий Балтийского федерального университета им. И. Канта (пос. Переславское, Россия), e-mail: pro100fox@list.ru.

1. Кульчин Ю.Н. Распределённые волоконно-оптические изме­рительные сети. – М.: Физматлит, 2001. – 272 с.

2. Рекомендации МСЭ-Т G.657.A2. – 2016.

3. СТО 56947007-33.180.10.211-2016. Технологическая связь. Типовые технические решения по организации системы мониторинга состояния оптических волокон ВОЛС-ВЛ / ПАО «ФСК-ЕЭС». –17.02.2016 № 50. – 43 с.

4. ITU-T G.650.1. Series G – Transmission systems and media, digital systems and networks, 10/2020. – Printed in Switzerland, Geneva, 2021.

5. Расчет параметров макроизгибного отвода оптического излучения из волоконных световодов / И.В. Денисов, Н.В. Лисовский [и др.] // Радиотехника. – 2021. – Т. 85. – № 2. – С. 18–26.