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 В позднеантичном Риме императорским указом мужчинам запретили носить длинные волосы. Автор нового исследования пришел к выводу, что введение этого запрета объяснялось необходимостью сохранения римской идентичности в условиях усиливающегося распада империи и нарастающего торжества варваров.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Коллектив российских ученых из Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН и МФТИ впервые детально описал синоптическую изменчивость плюма реки Печоры, который формируется в юго-восточной части Баренцева моря, называемой Печорским морем. Исследование показало, что эта опресненная водная масса способна резко разрастаться до площади 55 тысяч квадратных километров (более 60 процентов всего Печорского моря) не только во время весеннего половодья, когда речной сток максимален, но и в любой месяц лета, при условии что на нее воздействует ветер подходящего направления и скорости. Более того, ученые зафиксировали два редких, но регулярных явления: «линзы» пресной воды, отсоединившиеся от основного плюма, которые дрейфуют на сотни километров к Новой Земле, и частые затоки печорских вод в Карское море через пролив Карские Ворота.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
В позднеантичном Риме императорским указом мужчинам запретили носить длинные волосы. Автор нового исследования пришел к выводу, что введение этого запрета объяснялось необходимостью сохранения римской идентичности в условиях усиливающегося распада империи и нарастающего торжества варваров.
Авторы нового исследования выяснили, что жители каменного века начали целенаправленно менять окружающую среду в южной части Норвегии задолго до появления земледелия. Приблизительно 7000 лет назад они переселили рыбу в одно из горных озер и таким образом создали новый источник пищи, а затем построили сложную систему ловушек, которая прослужила не одно столетие.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
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