В России создано устройство для повышения пропускной способности оптоволоконных сетей
Российские ученые создали поляризатор, позволяющий увеличить емкость оптического сигнала, и обладающий рядом преимуществ. После доработки российское устройство сможет обойти существующие аналоги по своим характеристикам.
Миниатюрный поляризатор
Команда российских ученых из нескольких научных организаций представила прототип миниатюрного устройства, которое управляет поляризацией света и позволяет «упаковать» в оптический сигнал больше информации, сообщили CNews представители «Сколтеха».
Поляризатор площадью меньше сотой доли квадратного сантиметра создан на основе материала под названием GST (соединение германия, сурьмы и теллура).
Исследователи рассчитывают, что после доработки прототип превзойдет по характеристикам существующие решения на основе механического вращения. Его можно будет применять в оптических схемах, например, в составе трансивера для высокоскоростной оптической связи и вычислений.
Увеличить емкость оптического сигнала поможет поляризатор площадью меньше сотой доли квадратного сантиметра
Исследование поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ).
Как работает устройство
Устройство управляет поляризацией проходящего через него света благодаря переключению GST между упорядоченным кристаллическим и неупорядоченным аморфным состояниями, рассказал доцент Сергей Дьяков, руководитель исследования и научной группы в Центре инженерной физики «Сколтеха».
GST применяется в перезаписываемых дисках Blu-ray и DVD, в которых лазер переключает материал в каждой ячейке памяти для записи информации. Существующий подход достигает скорости переключения менее одной микросекунды, чего достаточно для многих приложений. Российская разработка — это первый поляризатор на основе GST.
Переключать поляризацию без каких-либо вращающихся деталей в устройстве можно за счет того, что структурированный слой GST под воздействием нагрева переходит в аморфное или кристаллическое состояние, а падающий свет поляризуется в том и другом случае по-разному. «Оптимизация состава материала с фазовым переходом и продуманная подача и отвод тепла могут ускорить фазовый переход и расширить круг практических применений», — сказал соавтор исследования Илья Фрадкин, научный сотрудник Центра инженерных систем и наук «Сколтеха».
GST в представленном устройстве образует решетку, проходя через которую свет приобретает один из двух видов поляризации
Поляризация — свойство света, позволяющее «упаковать» в сигнал дополнительную информацию и тем самым увеличить пропускную способность каналов передачи данных, пояснили разработчики.
Преимущества российской разработки
В аналогичных устройствах обычно используется диоксид ванадия. Он и GST сопоставимы по ключевому показателю — коэффициенту гашения (показывает, насколько хорошо материал пропускает свет одной поляризации, одновременно подавляя свет другой). Однако GST лишен существенного недостатка диоксида ванадия, кристаллическая форма которого существует только при температуре выше 65 градусов Цельсия. То есть для поддержания одного из двух состояний ему нужен непрерывный нагрев, требующий затрат энергии.
«У GST нет этого важного недостатка и в то же время есть общее с реализацией поляризатора на диоксиде ванадия преимущество: материал работает как поляризатор и в аморфном, и в кристаллическом состоянии. Каждому состоянию соответствует своя поляризация. Так что наш прототип фактически объединяет в одном устройстве два. Другие же материалы поляризуют свет только в одном из двух состояний, а в другом утрачивают поляризующие свойства», — уточнил соавтор исследования, ведущий научный сотрудник Центра инженерной физики «Сколтеха» Денис Жигунов.
