19 октября 2019, суббота, 01:17
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

22 ноября 2016, 10:45

Найден способ передачи сигналов для фотонных компьютеров

Схематическое изображение системы двух волноводов с периодически изменяющимися параметрами (расстоянием между ними)
Схематическое изображение системы двух волноводов с периодически изменяющимися параметрами (расстоянием между ними)
МФТИ

Ученые из Института теоретической и прикладной электродинамики РАН, Всероссийского НИИ автоматики им. Н.Л. Духова и МФТИ рассчитали модель оптической системы, в которой большие потери в волноводах компенсируются при помощи малого усиления. Открытый феномен позволяет практически без потерь передавать сигнал, что являлось до сих пор нерешенной проблемой в плазмонных и нанооптических устройствах. О работе ученых сообщает пресс-релиз МФТИ.

Фотоника – это важное направление развития современной науки. По аналогии с электроникой, где сигналы передаются с помощью электронов, в фотонике исследуются сигналы передающиеся с помощью фотонов, которые, двигаясь со скоростью света, значительно ускоряют перенос информации. Ученые во всем мире пытаются создать компьютер на оптоэлектронных элементах. В оптических волноводах, служащих “проводами” микросхем для оптоэлектронного компьютера, в плазмонных и нанооптических устройствах – есть проблема потерь энергии, а значит и потери сигнала, что сильно ограничивает на данный момент их применение.

Ученые решили рассмотреть параметрическое возмущение в системе из двух волноводов. Параметрическое возмущение – это воздействие на систему, при котором изменяются ее параметры, что в свою очередь действует на проходящий в ней сигнал. Например, чтобы раскачаться на качелях, мы поднимаем и опускаем ноги, тем самым периодически изменяя параметр системы – расстояние от точки подвеса до нашего центра масс – что увеличивает максимальный угол, на который мы отклоняемся от положения равновесия. Изменяя параметры можно подобрать такое возмущение, чтобы оно действовало на сигнал необходимым образом.

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 (поле первого волновода отлично от нуля в точке расположения второго волновода и наоборот), 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 времени, 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», – прокомментировал руководитель исследования, доктор физико-математических наук профессор Александр Александрович Пухов, ведущий научный сотрудник лаборатории квантовой теории информации МФТИ.

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.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.