Самара 2011
Post on 22-Jan-2016
56 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Совместный проект СГАУ с ALTAIR Center, LLC (США) “Синтез элементов дифракционной микрооптики и
фотонных кристаллов ИК-диапазона для технологических и телекоммуникационных
приложений”
Самарский государственный аэрокосмический университетимени академика С.П. Королева (СГАУ)
Самара 2011
В.С. Павельев, директор НОЦ НТ СГАУС.Г. Кривошлыков, президент ALTAIR Center, LLC (США)
2
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА
Целью проекта является разработка методов расчета и технологий изготовления фокусирующих элементов дифракционной оптики, а также двух и трехмерных фотоннокристаллических решеток инфракрасного диапазона (1,06 – 10,6 мкм) для технологических и телекоммуникационных приложений.
Задачи проекта:
-разработка и исследование методов расчета топологии двух и трехмерных дифракционных структур, управляющих излучением ИК диапазона, с учетом погрешностей используемой технологии;
-разработка и исследование технологий микроструктурирования оптических материалов ИК диапазона (алмазные пленки, кремний, селенид цинка, галогениды серебра) на основе методов плазмохимического травления, голографической литографии и УФ-абляции;
-разработка и создание новых классов оптических устройств ИК-диапазона.
3
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАЯВИТЕЛЯ НОЦ НТ СГАУ
Сверхвысоковакуумный нанотехнологический комплекс
НАНОФАБ-100 в СГАУ
В Самарском государственном аэрокосмическом университете (СГАУ) с 1980-х годов проводятся исследования по направлению «Компьютерная оптика». За это время разработаны математические методы, программное обеспечение и технологии для расчета, формирования и исследования дифракционного микрорельефа в задачах управления лазерным излучением.
В рамках выполнения ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008 - 2010 годы» создан НОЦ «Нанотехнологии» СГАУ.
4
Funding Agencies:
BMDO/MDA, Air Force, Army,
NAVY, NASA, DoE, NSF
2 Projects for LANL
2 Projects for major Japanese Company
ALTAIR Center, LLC
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАЯВИТЕЛЯ
14 Years of R&D
>$8M of R&D funds
Over 40 SBIR/STTR Projects
including 9 Phase II projects
5
• Innovative Idea on Enabling Technology • Feasibility Study • Conceptual Design of new Device• Development of Prototype • Commercialization
Strategy:
Company Mission
Development and Commercialization of Nano-Technologies,
Nano-Materials and Nano-Devices
R&D/Consulting Service
Technology Incubator
6
ALTAIR Center Expertise
• Semiconductor Nano-Photonics,
• Photonic Crystal Lasers
• Nonlinear QD Nano-Materials, All-Optical Devices
• IR Diffractive Optics and Detectors
• Nanocrystal Solar Cells and LEDs
• Carbon Nanotube Actuators
• Chemical sensors
7
3,500 sq. ft. of Own Lab and Office Space in Shrewsbury, MA
Laser Lab
Optoelectronics Lab
Spectroscopy Lab
Materials Lab
Chemical Facility
R&D and Prototyping Facilities
ALTAIR Center Facilities
8
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДИФРАКЦИОННОЙ ОПТИКИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
F 2F 1
Иллюстрация фокусировки гауссова пучка в область в виде буквы с помощью дифракционного микрорельефа
Применение дифракционной оптики ИК диапазона позволяет эффективно решать следующие задачи лазерных технологий: резка, маркировка, сверление, гибка и т.д.
Methods for Computer Design of Diffractive Optical Elements, Ed. Soifer, V.A. (New York: John Wiley & Sons, Inc.), 2002
9
АНАЛИЗ РЫНКА ДИФРАКЦИОННОЙ ОПТИКИ ИК-ДИАПАЗОНА
Ежегодный объем продаж лазерных систем на рынке ЕС превышает 6,1 млрд. евро (в основном это CO2 – лазеры и NdYAG ИК-лазеры ). Российский потенциал оценивается примерно в 10% мирового рынка. Объем экспорта российских станков для лазерной резки, сварки и маркирования составляет 70 млн. долларов США.
Распределение мирового рынка недиодных лазеров по видам применений
10
ЗАДЕЛ ПО ПРОЕКТУ: МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОРЕЛЬЕФА С ПОМОЩЬЮ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ (СГАУ)
Субволновая дифракционная решетка на поверхности алмазной пленки, сформированная с помощью плазмохимического травления
Formation of diffractive microrelief on diamond film surface / Pavelyev V.S., Borodin S.A., Kazanskiy N.L., Kostyuk G.F., Volkov A.V. //Optics & Laser Technology, Elsevier
2007, vol.39, № 6, pp.1234-1238
11
ЗАДЕЛ ПО ПРОЕКТУ: МЕТОДЫ СИНТЕЗА МИКРОРЕЛЬЕФА НА АЛМАЗНЫХ ПЛЕНКАХ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИИ
(СГАУ СОВМЕСТНО С ИОФ РАН)
Алмазная линза Френеля до (а) и после отжига графита (б)
V. S. Pavelyev, V. A. Soifer, V. I. Konov et al. in: High-Power and Femtosecond Lasers, Editor: Paul-Henri Barret and Michael Palmer, 2009, Nova Science Publishers, Inc.
а а б б
12
0 мкм
0,95 мкм
1,89 мкм
2,84 мкм
3,78 мкм
4,73 мкм
5,67 мкм
6,62 мкм
ЗАДЕЛ ПО ПРОЕКТУ: ФОКУСАТОРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ CO2-ЛАЗЕРА НА АЛМАЗНЫХ ПЛЕНКАХ (СГАУ СОВМЕСТНО С ИОФ РАН)
100 мм 110 ммz=90 мм
а) b)
c)
(а) рассчитанный микрорельеф;(b) измеренный микрорельеф;(c) распределение интенсивности излучения СО2 лазера в плоскости фокусировки: экспериментальное (сверху) расчетное (снизу).
13
ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ИК-ДИАПАЗОНА
Разработка методов синтеза двух и трехмерных фотонных кристаллов позволит формировать перспективную элементную базу лазерных технологий и построения оптических информационных систем ИК-диапазона (делители пучка, спектральные мультиплексоры, волноводы, резонаторы, сенсоры и т.д.).
Фотонно-кристаллический делитель пучка
14
ЗАДЕЛ ПО ПРОЕКТУ: СИНТЕЗ ТРЕХМЕРНЫХ МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ ИК-ДИАПАЗОНА
(СГАУ)
Спектры отражения фотонного кристалла (ФЗЗ на =2.8 мкм).
P. N. Dyachenko, S. V. Karpeev, E. V. Fesik, Yu. V. Miklyaev, V. S. Pavelyev, G. D. Malchikov Optics Communications, V. 284, Issue 3, p. 885-888 (2011).
15
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОЕКТА: СОЗДАНИЕ АКТИВНЫХ УСТРОЙСТВ НАНОФОТОНИКИ ИК-ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ
ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ
Задача: Разработка нового класса нелинейных фотоннокристаллических устройств для обработки информации с малыми энергетическими затратами
J. of Photochemistry and Photobiology A: 183 (2006) 329-333
Первые результаты исследования нелинейного отклика фотонных кристаллов с квантовыми точками (ALTAIR Center, LLC, США)
16
Резюме проекта
Выполнение проекта позволит
-начать выпуск элементов дифракционной микрооптики для управления излучением технологических лазеров ИК диапазона (делителей пучка, линз Френеля, фокусаторов в продольный отрезок, фокусаторов в различные фокальные области);
- начать выпуск фотоннокристаллических волноводных устройств ИК-диапазона;
-создать новый класс нелинейных фотоннокристаллических устройств для обработки информации с малыми энергетическими затратами
для российского и мирового рынков.
top related