Микроволновая плазмохимия для фотоники

руководитель – Голант Константин Михайлович, доктор физ.-мат.наук, профессор, лауреат Государственной премии РФ

      Группа создана  в 2008 году в результате перехода в ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН руководителя и ключевых сотрудников бывшей лаборатории плазмохимической технологии световодов Научного центра волоконной оптики РАН. Научным направлением группы является развитие технологии получения волноводных структур, ориентированных на различные задачи фотоники. В основу используемой нами технологии положен синтез оптических материалов на основе кварцевого стекла методом плазмохимического осаждения в микроволновом разряде. Особенно эффективной эта технология показала себя при получении волноводных структур, к которым, в частности, относятся:

1. Специальные волоконные световоды для датчиков
2. Волоконные световоды, стойкие к ионизирующим излучениям
3. Активированные световоды для мощных волоконных лазеров и усилителей
4. Фоточувствительные волноводы
5. Волноводы с многослойной светоотражающей оболочкой
6. Активированные пленочные структуры для волноводных лазеров и усилителей

Фундамент используемой плазмохимической технологии составляет преобразование галогенидов металлов в оксиды посредством реакций, инициируемых электронным ударом в окислительной плазме поверхностного разряда (процесс SPCVD). Благодаря особенностям возбуждения и поддержания квазистационарного поверхностного микроволнового разряда, технология SPCVD позволяет проводить осаждение плотных оксидных слоев высокого оптического качества с хорошо контролируемым составом и при высокой производительности процесса. Так, при скорости роста слоя более двух микрон в минуту на поверхности площадью до 200 см², технология позволяет контролировать состав пленки на масштабе толщин до100 нм. С помощью процесса SPCVD эффективно реализуется формирование радиального профиля показателя преломления стекла при синтезе заготовок для вытяжки оптоволокна, а также легирование стекла на стадии осаждения из газовой фазы практически любым активатором в широком диапазоне концентраций. Помимо этого SPCVD предоставляет уникальную возможность непосредственного осаждения  высокопрозрачных пленочных структур на подложку без проплавления материала, что важно при изготовлении элементов интегральной оптики.

Применение плазмохимии открывает новые возможности для синтеза новых оптических материалов, в том числе таких, получение которых в термодинамически равновесных процессах либо крайне затруднено, либо невозможно вовсе. Ярким примером такого рода является получение методом SPCVD  волоконных световодов с малыми потерями, в которых радиальный профиль показателя преломления сформирован за счет легирования кварцевого стекла азотом.

Наша группа располагает оригинальной плазмохимической установкой, реализующей процесс SPCVD, и другим лабораторным оборудованием, необходимым для проведения широкого спектра экспериментальных исследований свойств оптических материалов и световодов. О направлении и уровне работ нашего коллектива некоторое представление можно получить из приведенного списка избранных публикаций последних лет.

Работа нашей группы проходит в тесном взаимодействии с другими подразделениями Института и филиалов.
 

Список избранных научных публикаций

2010 год

  1.  Valery Filippov, Juho Kerttula,Yuri Chamorovskii, Konstantin Golant and Oleg G. Okhotnikov, “Highly efficient 750 W tapered double-clad ytterbium fibre laser”, Optics Express, Vol. 18 Issue 12, pp.12499-12512, 2010

  2. Juho Kerttula, Valery Filippov, Yuri Chamorovskii, Konstantin Golant, and Oleg G. Okhotnikov, “Actively Q-switched 1.6-mJ tapered double-clad ytterbium-doped fibre laser”, Optics Express, Vol. 18, Issue 18, pp. 18543–18549, 2010

  3.  E. J. R.  Kelleher, J. C. Travers, K. M. Golant, S. V. Popov, and J. R. Taylor, “Narrow Linewidth Bismuth-Doped All-Fibre Ring Laser”, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 22, No. 11, pp.793-795, 2010

  4.  E.J.R. Kelleher, J.C. Travers, Z. Sun, A.C. Ferrari,  K.M. Golant,  S.V. Popov, and J.R. Taylor, “Bismuth fiber integrated laser mode-locked by carbon nanotubes”, Laser Phys. Lett. 7, No. 11, pp. 790–794, 2010

2009 год

1.    В. В. Волошин, И. Л. Воробьев, Г. А. Иванов, А. О. Колосовский, Ю. К. Чаморовский, О. В. Бутов, К. М. Голант, “Радиационно-стойкое оптическое волокно с большим двулучепреломлением”, Радиотехника и электроника, Том 54, № 7, c. 890-894, 2009

2.    A.N. Trukhin, K.M. Golant, “Peculiarities of photoluminescence excited by 157 nm wavelength F₂ excimer laser in fused and unfused silicon dioxide”, Journal of Non-Crystalline Solids,  vol. 355,  No. 34, p.1719–1725, 2009

3.    A.V. Lanin, A.V. Kholodkov, O.V. Butov, K.M. Golant, “Photoinduced changes in UV absorption spectra of nitrogen-doped silica caused by exposure to ArF excimer laser”, Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 355,  No. 18, p.1075-1079, 2009

2008 год

1.        Igor A.Bufetov, Konstantin M.Golant, Sergey V.Firstov, Artem V.Kholodkov, Alexey V.Shubin, Evgeny M.Dianov, “Bismuth activated alumosilicate optical fibers fabricated by surface-plasma chemical vapor deposition technology” Applied Optics, Vol. 47, Issue: 27, pp. 4940-4944, 2008

2.        Benoit Brichard, Oleg V.Butov, Konstantin M.Golant, Alberto Fernandez Fernandez, ‘Gamma radiation-induced refractive index change in Ge- and N-doped silica”, Journal of Applied Physics, Vol. 103,  Issue: 5  Article Number: 054905, 2008

3.        Valery Filippov, Yuri Chamorovskii, Juho Kerttula, Artem Kholodkov, Oleg G. Okhotnikov, “Single-mode 212 W tapered fiber laser pumped by a low-brightness source”, Optics Letters    Vol. 33,  Issue: 13, pp. 1416-1418, 2008

4.        V. Filippov, Yu. Chamorovskii, J. Kerttula, K. Golant, M. Pessa, O. G. Okhotnikov, “Double clad tapered fiber for high power applications”, Optics Express,   Vol. 16,   Issue: 3, pp. 1929-1944, 2008

5.        A. N. Trukhin, K. M. Golant, Y. Maksimov, M. Kink, R. Kink, “Recombination luminescence of oxygen-deficient centers in silica”, Journal of Non-Crystalline Solids,  Vol. 354,   Issue: 5-9, pp. 244-248, 2008    

    2007 год

1.      Alexey V. Lanin, Oleg V. Butov, and Konstantin M. Golant, “H₂ impact on Bragg gratings written in N-doped silica-core fiber”, Optics Express, Vol. 15, Issue 19, pp. 12374-12379, 2007

2.      K. M. Golant, S. V. Lavrishchev, A. V. Popov, I. A. Artyukov, R. M. Feshchenko, A. N. Mitrofanov, A. V. Vinogradov, “Fabrication of x-ray zone plates by surface-plasma chemical vapor deposition”, Applied Optics,  Vol. 46,  Issue: 23, pp. 5964-5966,  2007

3.      A. N. Trukhin, K. M. Golant, “Absorption and luminescence in amorphous silica synthesized by low-pressure plasmachemical technology”, Journal of Non-Crystalline Solids,  Vol. 353,   Issue: 5-7, pp. 530-536, 2007

 2006 год

1.      A. V. Kholodkov, K. M. Golant, L. D. Iskhakova, ” Features of Er³⁺ luminescence in fluorine-doped amorphous silicon dioxide fabricated by low-temperature plasma CVD”,  Journal of Non-Crystalline Solids,  Vol. 352,   Issue: 36-37, pp. 3808-3814, 2006

2.       Alexey V. Lanin, Oleg V. Butov, and Konstantin M. Golant, “Response of in-fiber Bragg gratings to hydrogen loading and subsequent heat treatment in H₂ ambience”, Applied Optics,  Vol. 45,  Issue: 23, pp. 5800-5807,  2006

3.      O. V. Butov, E. M. Dianov, K. M. Golant, ” Nitrogen-doped silica-core fibres for Bragg grating sensors operating at elevated temperatures”, Measurement Science & Technology    Vol. 17,    Issue: 5,  pp. 975-979,  2006

4.      E. I. Golant, K. M. Golant, “New method for calculating the spectra and radiation losses of leaky waves in multilayer optical waveguides”, Technical Physics, Vol. 51, Issue: 8, pp. 1060-1068, 2006

 2005 год

1.      A. V. Kholodkov, K. M. Golant, “Er³⁺ ions luminescence in non-fused silicate glasses fabricated by SPCVD”, Optical Materials, Vol. 27,  Issue: 6, pp.: 1178-1186,  2005

2.       A. V. Kholodkov, K. M. Golant, “Er³⁺ ion photoluminescence in silicate glasses obtained by plasma-chemical deposition in a low-pressure microwave discharge”, Technical Physics, Vol. 50, Issue: 6, pp. 719-726, 2005