Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
В НИУ ВШЭ узнали, как микролазеры с квантовыми точками работают при высоких температурах
Ученые Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге исследовали, как размер резонатора влияет на температуру работы микродискового лазера с квантовыми точками в режиме двухуровневой генерации. Выяснилось, что микролазеры способны генерировать излучение на нескольких частотах даже при высокой температуре. Это позволит в будущем использовать микролазеры в фотонных интегральных схемах и передавать в два раза больше информации.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomaterials. Информацию в интегральных микросхемах, например в процессорах домашних компьютеров, передают с помощью электрических сигналов, распространяющихся по металлическим дорожкам. Для передачи данных на большие расстояния, например для доставки информации из интернета в компьютер, используется оптоволокно. Информацию переносит световой сигнал, который распространяется в 100 раз быстрее электрического, и поэтому ученые ищут способ использовать свет для передачи данных внутри микросхем, увеличивая их производительность.
Световой сигнал создают лазеры, преобразующие электрическую энергию в свет строго определенной длины волны и направленности. В традиционных полупроводниковых лазерах при преобразовании энергии в излучение используется резонатор Фабри — Перо размером около одного миллиметра — два стоящих напротив друг друга зеркала. Такой тип резонатора слишком большой для современных процессорных интегральных схем. А при попытках уменьшить его до желаемого размера в сотни микрометров резонатор сильно теряет в рабочих характеристиках.
В 1992 году группа ученых Лаборатории Белла предложила новую парадигму — дисковый или кольцевой резонатор. Внутри диска или кольца луч света распространяется по кругу, практически полностью отражаясь от границ резонатора. Это явление известно как эффект шепчущей галереи. Лазеры такой формы работают, даже когда их размеры уменьшают до единиц микронов, что уже подходит современной электронике, например, для передачи данных между элементами микросхем.
В круглых галереях некоторых зданий шепот хорошо распространяется вдоль стен, но не слышен в остальной части помещения. Эффект шепчущей галереи в круглых помещениях связан с распространением вдоль стены акустической волны, испытывающей многократное полное внутреннее отражение. Впервые эффект был исследован лордом Рэлеем в шепчущей галерее собора Святого Павла в Лондоне.
Обычно лазер излучает строго на одной длине волны — генерирует монохроматическое излучение. В 1999–2000 годах две группы ученых предложили в активной области микролазера использовать слои с квантовыми точками, как это уже делалось в классических полупроводниковых лазерах. Квантовые точки при определенных условиях могут позволять микролазеру излучать на двух хорошо различимых длинах волн. Это явление известно как двухуровневая генерация.
«В режиме двухуровневой генерации лазер может одновременно генерировать излучение на двух длинах волн (например, красного и оранжевого цвета). При этом мы можем управлять тем, каким именно цветом светит лазер: только красным, только оранжевым или обоими цветами одновременно. Это открывает большие возможности для кодирования передаваемой информации и, соответственно, повышения пропускной способности таких систем», — комментирует один из авторов статьи, научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург Иван Махов.
Но, как отмечают ученые, генерация на двух длинах волн в микродисковых лазерах с квантовыми точками возможна не всегда. Для каждого диаметра резонатора при достижении определенной высокой критической температуры одно из двух излучений исчезает. Ученые из НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге провели ряд экспериментов, для того чтобы выяснить, как именно размер резонатора влияет на критическую температуру. Был исследован температурный диапазон от 20 °C до 110 °C. Выяснилось, что чем выше температура, тем меньше энергии нужно лазеру для одновременной генерации двух различимых излучений. Также исследователи зафиксировали, что критическая температура падает с 107 до 37 °C при уменьшении диаметра микродиска с 28 до 20 мкм.
По итогам эксперимента удалось вывести уравнения, позволяющие на основе размера резонатора определить критическую температуру и плотность порогового тока для двухуровневой лазерной генерации. Ученые отмечают, что теперь, зная, в каких условиях будет работать электроника, можно будет выбрать для нее оптимальный по размеру резонатор лазера.
Исследователи также назвали и другое применение лазера с двухуровневой генерацией. Его можно использовать в нейроморфных нейронных сетях, где имитируется поведение нейронов в мозге, — тогда одна из длин волн соответствует импульсу возбуждения, а другая — импульсу торможения.
Исследование выполнено в рамках НИР «Исследование переключения частоты генерации в микродисковых лазерах с квантовыми точками для высокоскоростной передачи данных» стратегического проекта НИУ ВШЭ «Цифровая трансформация: технологии, эффекты, эффективность» по программе «Приоритет-2030».
Telegram 
Дзен 
VK Новое исследование показало, что вейперы, причем даже те, кто уже отказались от этой привычки, подвержены язвенной болезни желудка в большей степени, чем люди, никогда не курившие электронные сигареты.
В комплексах uST, где беспилотный транспорт фактически движется по натянутым струнам, возникают вынужденные и собственные колебания. При совпадении частот этих колебаний возможен резкий рост амплитуды. Это, в свою очередь, вызывает резонанс, который способен привести к ухудшению комфорта пассажиров и даже к повреждению самой путевой структуры. Чтобы решить эту потенциальную проблему, инженеры компании UST Inc. провели ряд исследований.
Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.
В последнее время отказ от глютена, или клейковины — белков, содержащихся в пшенице, ржи и ячмене, — превратился в модный тренд. В соцсетях и СМИ некоторые популярные блогеры и знаменитости преподносят безглютеновые диеты как секрет хороших самочувствия и внешности. Тем не менее обзор десятков научных работ показал, что у большинства людей, считающих себя чувствительными к глютену, причина негативной реакции часто кроется не в самой клейковине.
Физики нашли способ использовать собственные электроны радия для считывания информации о ядре атома. Соединение радиоактивного элемента с фтором позволило электронам ненадолго проникать в ядро.
Один и тот же фитнес-браслет считает шаги и калории одинаково у мужчин и женщин, но внутренний отклик организма на физическую нагрузку различается. Это выяснили авторы нового исследования. Ученые пришли к выводу: чтобы добиться такого же результата в снижении риска сердечно-сосудистых заболеваний, мужчинам от 50 лет нужно заниматься в спортзале более чем в два раза усерднее женщин. Результаты этой работы могут привести к пересмотру универсальных рекомендаций по физической активности.
Проанализировав данные наблюдений, полученных с помощью наземных обсерваторий за последние два десятилетия, астрономы обнаружили потенциально обитаемый мир — суперземлю Gliese 251 c (GJ 251 с). Планета обращается вокруг красного карлика на расстоянии около 18 световых лет от Земли и считается одним из самых перспективных кандидатов для поисков жизни.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно