Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Идеи

Исследователи рассчитали модель оптической системы, в которой большие потери в волноводах компенсируются при помощи малого усиления, сообщает пресс-служба МФТИ. Открытие позволяет практически без потерь передавать сигнал в плазмонных и нанооптических устройствах.

В фотонике исследуются сигналы, передающиеся с помощью фотонов, что значительно ускоряет перенос информации, так как фотоны движутся со скоростью света. Ученые во всем мире пытаются создать компьютер на оптоэлектронных элементах. Оптоволоконные кабели используются уже повсеместно. Однако в волноводах на микроэлектронном уровне есть проблема потерь энергии, а значит и потери сигнала, что сильно ограничивает на данный момент их применение.

Ученые из Института теоретической и прикладной электродинамики РАН, Всероссийского НИИ автоматики имени Духова и МФТИ решили рассмотреть параметрическое возмущение в системе из двух волноводов. Исследователи взяли один волновод с поглощающей средой, а второй — с усиливающей. Интенсивность электромагнитной волны в такой системе периодически изменяется, то возрастая, то убывая. Это происходит потому, что электромагнитная волна, распространяющаяся по одному из волноводов, взаимодействует с другим волноводом, что приводит к перетеканию поля из одного волновода в другой. В зависимости от того, в каком из волноводов (поглощающем/усиливающем) находится максимум поля, интенсивность волны или убывает, или возрастает. Скорость, с которой происходит перетекание поля между волноводами, зависит от расстояния между волноводами — чем меньше расстояние, тем больше скорость.

Авторы задались вопросом: можно ли, периодически изменяя расстояние между волноводами, так «настроить» перетекание поля между ними, что амплитуда электромагнитного поля в обоих волноводах будет возрастать даже в том случае, когда потери в первом волноводе превосходят усиление во втором?

Идея состояла в том, чтобы в момент, когда интенсивность системы достигает максимума, изменить расстояние между волноводами так, чтобы сконцентрировать поле в волноводе с усиливающей средой, что приведет к дальнейшему росту интенсивности сигнала. Периодически изменяя расстояние между волноводами можно в теории бесконечно увеличивать мощность.

Расчеты показали, что если настроить параметры волноводов на особую точку, в которой моды волн, распространяющиеся в волноводе, совпадают, то практически любое изменение параметров системы будет приводить к требуемому перераспределению поля. «Периодически изменяя расстояние между волноводами, действительно возможно „настроить“ перетекание энергии между ними так, что электромагнитные поля будут усиливаться при распространении по волноводам даже в том случае, когда потери превосходят усиление», — говорит руководитель исследования, доктор физико-математических наук Александр Пухов.

Помимо потерь в волноводах при увеличении амплитуды сигнала проявляются нелинейные эффекты, которые замедляют и ограничивают рост амплитуд. Это означает, что, применяя описанную схему, можно создать устойчивый постоянный сигнал, который будет надежно передавать информацию в фотонных схемах и в будущем может использоваться для создания фотонных компьютеров. Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports.

Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

Тереза Мэй призывает британскую молодежь идти в техникумы
Образование
«Аналоговые банки и финансовые компании проиграют цифровым»
Мнения
Генетики нашли доказательства того, что люди одомашнили себя сами
Генетика
Falcon Heavy в 15 раз увеличила число доступных для разработки астероидов
Добыча на астероидах
Сооснователь Facebook: «БОД нужно вводить уже сейчас»
Соцпособия будущего
«ИТ-компании должны подготовить сотрудников к эпохе ИИ»
Автоматизация
Микроэлектроника
Samsung выпустила твердотельный накопитель емкостью 30,72 ТБ
Как лазеры и роботы меняют рыбоводческие фермы
Технологии будущего
Stelia напечатала авиационный фюзеляж с эффектом самоупрочнения
3D-технологии
Суперкомпьютер помог создать новый тип люминофора для светодиодов
Новые технологии
Франция собирается стать крупным игроком на рынке приливной энергии
Возобновляемая энергетика
Медицина будущего
Открытие ученых позволит «перепрошить» мозг после инсульта
Центробанк Швеции обеспокоен стремительным отказом от наличных
Кейсы
В Великобритании пациенту установили ребра, напечатанные из титана
Кейсы
Алгоритм от Google прогнозирует инфаркт по сетчатке глаза
Искусственный интеллект
Электромобили
В Японии создали электрокар, который разгоняется быстрее Tesla
Ученые нашли 15 генов, определяющих черты лица
Генетика
QIWI запускает краудфандинговую платформу Fundl
Кейсы
«Криптовалюты не угрожают финансовой системе»
Блокчейн
Венесуэла начала предпродажу национальной криптовалюты Petro
Блокчейн
В России запустят единую биометрическую систему идентификации личности
Биометрическая идентификация
Брэнсон пообещал построить линию Hyperloop в Индии через 5-7 лет
Идеи
Volkswagen показал концепт электрического робомобиля без руля
Кейсы
Samsung запатентовала летающий дисплей, управляемый глазами
Патенты
Домашняя камера слежения за $20 обзавелась ИИ
Умный дом
Найдена причина нарушения квантовых свойств отдельных атомов
Квантовые технологии
RoadBotics — ИИ-система для отслеживания качества дорог
Искусственный интеллект
Профессии будущего
6 профессий будущего на основе прогнозов ВЭФ
Скорость зарядки литий-ионных батарей можно увеличить в 5 раз
Аккумуляторы
Разработан сверхатомный двухмерный полупроводник
Новые материалы
Alibaba разработала ИИ-систему мониторинга за свиньями
Кейсы
«Роботы Boston Dynamics слишком несовершенны, чтобы их бояться»
Кейсы
Ученые пролили свет на биологию индивидуальности
Идеи
Всемирная продовольственная программа переходит на блокчейн
Блокчейн
Еда будущего
Компания Just выводит на рынок мясо из пробирки
«Смертоносный» белок позволяет редактировать ДНК и РНК одновременно
Редактирование генома
«Секвенирование генома сегодня похоже на интернет 1980-х»
Секвенирование генома
Tesla построит в Канаде электросеть на основе энергии ветра
Идеи
Автоматизация уничтожит 20-25% рабочих мест в экономике США
Экономическое неравенство
Большинство работающих россиян поддерживают идею БОДа
Соцпособия будущего
Исследования мозга
Ученые выяснили, почему мозг суперэйджеров остается молодым
Большинство ученых скрывают исходные данные своих ИИ-исследований
Искусственный интеллект
В Швейцарии токены приравняли к ценным бумагам
ICO
Криптовалюты
Виталик Бутерин: «Криптовалюты в любой момент могут обесцениться»
Как государства борются за «цифровых кочевников»
Экономика будущего
Шотландия может стать лидером в чистой энергетике к 2030 году
Чистая энергия
Facebook разоблачит интернет-троллей с помощью почтовых открыток
Кейсы
Waymo получила разрешение на запуск сервиса роботакси в США
Кейсы
Дисплей на коже покажет информацию о состоянии здоровья человека
Гибкая электроника