Российские ученые из МГУ и сколковского Российского квантового центра совместно с зарубежными коллегами смогли значительно уменьшить размер оптического импульсного генератора - базового элемента оборудования связи. Исследователи предполагают, что со временем их открытие позволит уменьшить вес спутников и сделать коммуникации более стабильными.
Развитие микроэлектроники и средств связи требует от приборной
базы повышения точности и пропускной способности, а также
улучшения эргономики. Для спутников связи и геопозиционирования
важно, чтобы они имели как можно меньший вес и при этом
обеспечивали стабильный сигнал.
В 2012 г. ученые из Московского государственного университета вместе со своими коллегами из Швейцарской высшей технической школы Лозанны провели исследование, которое может послужить этим задачам. Ученые показали, что источником шума в так называемых оптических «гребенках» являются не фундаментальные физические ограничения, а механизмы нелинейных гармонических колебаний, которые можно компенсировать. Работа была опубликована в журнале Nature Photonics.
22 декабря 2013 г. в Nature Photonics появилась новая публикация, в которой содержатся дополнительные результаты исследования. Один из авторов статьи, профессор физического факультета МГУ и сотрудник сколковского Российского квантового центра Михаил Городецкий, заявил, что они получили как минимум три важных результата: ученые нашли способ генерации стабильных фемтосекундных импульсов (длительностью 10-15 секунд), оптических «гребенок» и СВЧ-сигналов.
Физики воспользовались микрорезонатором (в данном случае: миллиметровым диском из фторида магния, в котором можно создавать закольцованные, то есть движущиеся по периметру, электромагнитные колебания) для того, чтобы преобразовать непрерывное лазерное излучение в периодические импульсы невероятно короткой продолжительности. Наиболее известными аналогичными устройствами являются лазеры с синхронизацией мод, генерирующие фемтосекунды, импульсы с высокой интенсивностью. Области применения таких лазеров: анализ химических реакций, лазерная хирургия глаз и т. д.
«В лазерах с синхронизацией мод используются сложные оптические компоненты, материалы и специальные зеркала, - рассказал Городецкий. - Мы же смогли добиться стабильных импульсов в пассивном оптическом резонаторе, используя его собственную нелинейность». Он пояснил, что в будущем это открытие позволит существенно уменьшить габариты устройств.
Короткие импульсы, генерируемые в микрорезонаторе, известны как оптические солитоны (стабильные уединенные волны, которые двигаются, сохраняя свою величину и структуру; примером солитона могут быть рябь на воде или цунами). «Мы можем генерировать один стабильный солитон, который будет циркулировать внутри микрорезонатора. В результате на подсоединенном оптоволокне мы можем получить последовательность импульсов с периодичностью, равной времени оборота солитона», - пояснил Городецкий.
Длительность импульсов составила 100-200 фемтосекунд, однако авторы исследования уверены, что солитоны можно сделать намного более короткими. Ученые считают, что их открытие позволит создать новое поколение компактных, стабильных и недорогих оптических импульсных генераторов. Такие импульсы на спектральном языке представляют собой так называемые оптические «гребенки», которые произвели революцию в метрологии и спектроскопии и были удостоены Нобелевской премии 2005 г.: ее получили американец Джон Холл (John Hall) и немец Теодор Хэнш (Theodor Haensch) - «за вклад в развитие лазерной прецизионной спектроскопии, включая технику оптических "гребенок"»).
В то же время, как продемонстрировали исследователи, сигнал, генерируемый такой «гребенкой» на фотодетекторе, представляет собой СВЧ-сигнал высокой частоты с очень низким уровнем фазового шума. Подбные СВЧ-генераторы, с низким уровнем шума, играют крайне важную роль в современных технологиях. Они применяются в метрологии, радиолокации, оборудовании связи, включая спутники. Авторы исследования отмечают, что полученные ими результаты имеют большое значение в таких областях, как спектроскопия, телекоммуникации и астрономия.
Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в наш Телеграм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈
Другие публикации по теме
Hовый суперкомпьютер МГУ производительностью 400 петафлопс
superkomputerВ Московском Государственном Университете (МГУ) им. ...акже поиском новых методов защиты систем на основе технологий ИИ.Научная группа химического факультета МГУ создала рентгеновский спектрометр LomonosovXAS
Научная группа химического факультета МГУ совместно с Курчатовским инс...ьно упрощая исследования в области радиохимии и смежных областях.В Чечне официально открыли филиал МГУ имени Ломоносова
В пятницу, 17 ноября, в Грозном состоялось официальное открытие ф...еподаватели и учеными профильных факультетов Московского университета.
Поделись позитивом в своих соцсетях
25.12.1313:16:18
26.12.1315:42:24
27.12.1303:05:54