• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18 июня
Университет ИТМО
220

Создан переключатель мощности для оптических устройств

4.4

Ученые предложили новый метод управления состоянием оптических устройств — они смогли регулировать их мощность с помощью изменения угла падающего света. Таким же способом оптические системы можно быстро включать и выключать, как лампы или электрические приборы. Результаты исследования, которое провели физики из ИТМО и МФТИ в рамках программы Клевер, позволят создавать элементы для оптоэлектронных микроустройств.

Михаил Петров, ведущий научный сотрудник физического факультета ИТМО / © Дмитрий Григорьев, ITMO NEWS

Свет в оптических системах выполняет ту же функцию, что и электричество в привычных для нас устройствах. С его помощью можно активировать и контролировать работу оптических цепей (совокупность элементов устройства, по которым передается оптический сигнал). Так, изменяя угол наклона лазерного излучения, ученые ИТМО и МФТИ научились управлять чувствительными к свету и теплу бистабильными системами.

Бистабильные системы — это системы, которые могут находиться при одних и тех же условиях возбуждения в двух различных состояниях: включенном и выключенном. Причем их можно переводить из одного состояния в другое, буквально как лампочку с помощью переключателя. Эти системы работают по принципу памяти: запоминают «предысторию», то есть поступающие из внешней среды данные, а после «воспроизводят» их, что позволяет, например, создавать логические элементы в оптических системах. Однако управлять в них переходом из одного состояния в другое сложно — для этого оптические системы должны обладать специальными свойствами нелинейности.

Ученым удалось реализовать подобный режим работы систем благодаря эффектам их теплового нагрева при облучении лазерным излучением. Режим бистабильности и переключения они достигли за счет уникальных свойств метаповерхностей — ультратонких наноструктурированных пленок толщиной в несколько сот нанометров.

Лазерный луч падает на метаповерхность из кремния и возбуждает ее оптические резонансы (взаимодействие частиц света со средой, в результате которого активизируется их движение внутри системы). Накопленная в системе энергия приводит к нагреву пластины метаповерхности, и таким образом меняется ее показатель преломления. За счет этого система переходит в состояние «включено». «Выключение» происходит при значительном снижении мощности излучения, когда пластина остывает.

Оптические переключатели существовали и раньше. Так, недавнее исследование продемонстрировало рекордно малую оптическую структуру с подобными свойствами. Однако новая разработка на основе метаповерхностей позволяет легко интегрировать ее в любую оптическую или оптоэлектронную систему в качестве элемента так называемой «сверхтонкой оптики».

«Мы хотели сделать переключаемую систему, которую можно использовать как логический элемент в оптических вычислительных устройствах. Механизм работы систем оптического вычисления аналогичен электронным, уставленным в компьютерах, — импульсы света также кодируют данные. Сначала мы кодируем нужную информацию в падающем на метаповерхность луче, метаповерхность производит логические операции, которые после можно считать в отраженном свете. Так можно создавать оптические схемы и комбинировать их в целые устройства», — отмечает Михаил Петров, ведущий научный сотрудник физического факультета ИТМО.

Вторая область применения разработки — использование переключателей в фильтрах оптической мощности. По принципу работы они напоминают электрические фильтры, ограничивающие ток в проводах электрической сети. Они есть практически в каждом доме. То же самое происходит и внутри оптических систем: оптические ограничители мощности не позволяют превысить установленную мощность, которая падает на устройство, чтобы не повредить его.

«Теперь нам предстоит понять, как можно наиболее эффективно использовать разработку в нейроморфных компьютерах, которые работают как мозг по принципу нейронной системы. Сейчас нейросети рассчитаны на классические ПК,но их архитектура не совсем подходит для раскрытия всего потенциала искусственного интеллекта. Чтобы увеличить результативность работы нейросетей, нужно запускать их на работающих по схожему механизму устройствах», — говорит о перспективах работы Александр Чернов, руководитель лаборатории физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Университет ИТМО (Санкт-Петербург) — национальный исследовательский университет, ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий. Альма-матер победителей международных соревнований по программированию: ICPC (единственный в мире семикратный чемпион), Google Code Jam, Facebook Hacker Cup, Яндекс.Алгоритм, Russian Code Cup, Topcoder Open и др. Приоритетные направления: IT, фотоника, робототехника, квантовые коммуникации, трансляционная медицина, урбанистика, Art&Science, Science Communication.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 11:39
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

Позавчера, 20:04
Юлия Трепалина

Для профилактики алкоголизма среди молодежи важно не только понимать, что побуждает употреблять спиртное, но и знать, почему молодые люди могут отказываться от выпивки. Более десятка таких причин в недавнем исследовании привели ученые из Соединенных Штатов. Комплексный учет мотивов позволит предупреждать развитие пагубной привычки, отметили специалисты.

Вчера, 17:59
Татьяна

Аппарат «Кассини», работавший на орбите Сатурна с 2004 по 2017 год, детально картировал его крупнейший спутник — Титан. Выяснилось, что ближе к полярным областям на поверхности есть моря и озера с жидкими углеводородами, куда впадают пополняемые атмосферными осадками реки. По мере изучения этой информации у исследователей возникло все больше вопросов. Каков состав жидкости и что определило очертания береговых линий? Воспользовавшись данными радарной съемки, американские ученые уточнили состав морей Кракена, Лигеи и Пунги и описали свойства их поверхностей.

Позавчера, 18:00
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно