Font Size

SCREEN

Layout

Menu Style

INFOFIZ

Поиск по сайту

Четверг, 23 Февраль 2017 14:26

Создан новый тип более эффективных и надежных средств связи

Оцените материал
(0 голосов)
Создан новый тип более эффективных и надежных средств связи Создан новый тип более эффективных и надежных средств связи ChadoNihi, CC0 Public Domain / pixabay

   Сайт "Чердак" Коллектив ученых из Массачусетского технологического института (США) создал новый тип схемы для телекоммуникационных устройств на основе оптических нелинейностей второго порядка в кремнии.

   Энергопотребление компьютеров постоянно растет и, как прогнозируется, превысит мировую выработку энергии к 2040 году. Использование фотонов света вместо электричества для передачи данных может значительно снизить энергопотребление чипов. Этим занимается кремниевая фотоника — она создает оптические устройства на основе кремния, совместимые с кремниевой электроникой. Но кремниевая фотоника основана на других физических механизмах, нежели оптоэлектроника.

   В устройстве современных компьютерных сетей, спутников и других средств связи на основе оптоэлектроники используют так называемые нелинейности второго порядка. Это математический параметр, который присутствует в функции зависимости поляризованности объекта от напряженности электрического поля. Он делает оптический сигнал более эффективным и надежным. Нелинейности второго порядка связаны с многоволновым смешением — эффектом, который ведет к помехам и искажениям сигнала при его передаче. Поэтому нелинейности используют в модуляторах — устройствах для изменения характеристик сигнала (фазы, частоты или амплитуды), для его передачи от передатчика к приемнику без помех и наложения на другие сигналы.

   Ученые из MIT предложили способ введения нелинейностей второго порядка в кремний и впервые реализовали его на практике.

   Кремний в силу симметричной структуры своих кристаллов — среда, одинаковая по всем направлениям и имеющая центр симметрии. В нем нелинейность второго порядка отсутствует. Поэтому в данном случае ее ввели искусственно за счет приложения к кристаллу большого электрического поля. Это привело к изменению строения кристалла: атомы в нем словно расшатываются и меняют места положения. Следовательно, центр симметрии перестает существовать. В свою очередь, это приводит к нелинейности зависимости отклика среды кремния на внешнее приложенное поле, на чем и основано действие модулятора.

   Существующие кремниевые модуляторы легированы различными атомными примесями для создания так называемого p-i-n-перехода. Изменение напряжения на модуляторе попеременно концентрирует и рассеивает свободные носители заряда в волноводе для модуляции оптического сигнала, проходящего через этот волновод.

   В устройстве исследователей из MIT при подаче напряжения свободные носители не собираются в центре устройства — они собираются на границе между n-типом (областью кремния, где носителями заряда являются электроны, от negative — отрицательный) и нелегированным кремнием. Положительный заряд накапливается на границе с кремнием р-типа (область кремния, где носителями заряда являются дырки, положительные аналоги электронов, от positive — положительный), создавая электрическое поле, модулирующее оптический сигнал.

   Модуляторы на основе новой схемы имеют преимущества. В обычных модуляторах носители заряда при путешествии по волноводу могут поглощать фотоны из внешней среды, за счет чего оптический сигнал может меняться. Модуляторы на основе новой схемы избавлены от такой проблемы, так как носители не двигаются через весь волновод, а накапливаются на границах.

   Ученые создали два прототипа — модулятор, который кодирует данные на оптическом луче, и удвоитель частоты — необходимый компонент для создания лазеров, которые могут быть точно настроенными на диапазон различных частот. Также исследователи предполагают, что их устройство будет работать быстрее, чем обычный модулятор.

   Авторы статьи предполагают, что введение нелинейности второго порядка в кремнии приведет к созданию нового класса интегральных схем, применяющихся в спектроскопии и квантовой радиофизике, в частности в лазерах.

   Статья опубликована в журнале Nature Photonics.

   Источник: сайт "Чердак"

Прочитано 189 раз

Теги

UGrokit web WWW Опыты Фарадея Правило Ленца Тим БернерсЛи Циклическая частота Эйнштейн Электростатика Явление электромагнитной индукции амплитуда астрономия атмосфера волна вопросы гаджеты гидростатика гидроэлектростанции диапазон радиоволн динамика дифракция жесткость закон Архимеда закон Фарадея законы Кеплера из жизни физиков изображение в линзе интерференция кинематика кинетическая энергия книги колебания компьютерная мышь космическая скорость линза магнетизм магнитное поле магнитные явления маятник молекулярная физика мощность мощность тока музыка нанотехнологии насыщенный пар неравномерное движение облака образование капель оптика отражение света параллельное соединение переменный ток период последовательное соединение почему почитать правило левой руки преломление света природа причина стресса психология работа работа тока равноускоренное движение радиоволна радиоволны разгрузка распространение радиоволн релаксация самоиндукция сила Ампера сила Архимеда сила Лоренца сила тока сила упругости скорость солнечная система солнце средняя скорость статика стресс термодинамика уравнение гармонических колебаний ускорение фаза физика звука физика и музыка формулы по физике фотография частота шнобелевская премия электрический ток электрическое поле электродинамика электролиз электромагнитная волна электромагнитная индукция энергетика энергия юмор

Все права защищены

   Все материалы взяты из открытых источников и представлены исключительно в ознакомительных целях, только на локальном компьютере. 
   Все права на статьи, книги, видео и аудио материалы принадлежат их авторам или правообладателям и издательствам и отмечены соответствующими ссылками на первоисточники. Любое распространение и/или коммерческое использование без разрешения законных правообладателей не разрешается. 
   Если Вы являетесь автором материалов или обладателем авторских прав, и Вы возражаете против его использования на моем интернет-ресурсе - пожалуйста, свяжитесь со мной. Информация будет удалена в максимально короткие сроки.
   Спасибо тем авторам и правообладателям, которые согласны на размещение своих материалов на моем сайте! Вы вносите неоценимый вклад в обучение, воспитание и развитие подрастающего поколения.

Правообладателям

Об авторе   Контакты

Статистика

Яндекс.Метрика

 

 

 

​ 

Сейчас на сайте

Сейчас один гость и ни одного зарегистрированного пользователя на сайте