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.
Ученые снизили потери света в оптических устройствах в сотни раз
Оптоэлектронные устройства преобразовывают электрическую энергию в световую и обратно. Это возможно благодаря оптическому модулятору, который находится внутри — прибору, регулирующему световой сигнал. В нем есть волновод («трубка» для света) и металлический электрод, который им управляет. Из-за контакта этих двух компонентов друг с другом возникает потеря сигнала вплоть до 100 децибелов для некоторых типов волн. Это означает почти полное затухание — так появляются сбои в телевизоре и неполадки с интернетом, а если оптическая связь используется для навигации дронов, — и вовсе потеря управления. Ученые Пермского Политеха и ПНППК разработали метод, который позволяет уменьшить затухание света в оптических системах в сотни раз и за счет этого сократить количество технических неполадок.
Статья опубликована в журнале «Известия вузов. Приборостроение». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» при поддержке Министерства науки и высшего образования России.
Самый простой пример использования оптических технологий — телекоммуникации и интернет. Когда мы отправляем фото в соцсеть, телефон превращает его в электрические сигналы. Они передаются по оптическим устройствам, попадая в модулятор, который переводит их в световые импульсы. Затем свет «летит» на большие расстояния. В конце пути другой модулятор превращает свет обратно в электричество, а фото появляется у получателя. Подобные технологии связи также применяют в навигационных системах, современном медицинском оборудовании, в качестве датчиков, например, для мониторинга температуры и напряжений в экстремальных условиях.
– Внутри такого прибора находится волновод, состоящий в нашем случае из тонких волокон ниобата лития. По ним как по трубке передается свет. Металлический электрод контролирует его. Несмотря на тесную связь элементов, их совместное действие ослабляет сигнал света, так как металл поглощает проходящий сквозь него световой поток. Поэтому, когда импульс движется «на выход» и преобразуется обратно в электричество, происходят частичные потери. В некоторых случаях они могут достигать 100 дБ/см для одного типа световых волн, что означает практически полную потерю сигнала, – рассказывает Анна Булатова, аспирантка кафедры общей физики ПНИПУ, инженер-исследователь ПНППК.
Чтобы снизить потерю сигнала, между волноводом и электродом ставят тонкий материал, не проводящий ток. Такой слой по-простому называют «буферным». Его оптимальная толщина составляет 800–850 нанометров, но точных данных о том, как именно она влияет на проводимость, на текущий момент нет. Ученые Пермского Политеха и ПНППК подробно изучили этот вопрос и нашли оптимальные параметры для повышения эффективности оптических устройств.
– Результаты исследования потерь сигнала при различной толщине буферного слоя показали, что оптимальное значение — не больше 0,8 мкм, так как в противном случае волновод начнет трескаться и перестанет выполнять свою функцию. При толщине 0,8 мкм потери света становятся практически незначительными и снижаются до 0,03 дБ/см. В сравнении с зафиксированными случаями потерь до 100 дБ/см, то есть практически полного затухания, 0,03 дБ/см почти не влияет на передачу сигнала. Так, установленная оптимальная толщина в случае с телекоммуникациями позволяет обеспечить бесперебойную работу телевидения и интернета без внезапного отключения сети, – комментирует Виктор Криштоп, профессор кафедры общей физики ПНИПУ, главный научный сотрудник ПНППК, доктор физико-математических наук.
Исследование ученых ПНИПУ и ПНППК помогло выявить идеальную толщину буферного слоя, которая позволит оптическим устройствам функционировать с минимальными потерями света. Это особенно важно для телекоммуникаций, сенсоров, медицинской техники и других сфер, где активно применяется оптоволоконная передача. Результаты эксперимента подтверждены тремя независимыми методами расчетов.
Telegram 
Дзен 
VK Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Когда королева — единственная размножающаяся самка в колонии голых землекопов — теряет фертильность или умирает, между остальными самками начинается кровавая битва за престолонаследие. Однако в одной колонии этого не случилось: ушедшая на покой королева мирно и без кровопролития передала власть дочери, чего ученые прежде никогда не видели.
Ветер на спутнике Сатурна Титане способен поднимать огромные волны, даже если он очень слабый. Эти волны формируют берега, переносят осадки, перемешивают жидкости и даже влияют на климат луны. Изучая их, планетологи могут понять, как устроены потенциально обитаемые миры за пределами Земли.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
За последние 10 тысяч лет направленный естественный отбор способствовал эволюции почти 500 генов в ДНК жителей Западной Евразии, что повлияло на их внешний вид и восприимчивость к различным заболеваниям, установили авторы нового исследования.
Ученые продолжают исследовать фундаментальные частицы на неделимость. На этот раз на БАК исследовали кварки и не нашли у них признаков составной частицы.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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