Потери света в оптическом оборудовании сокращены - открытие специалистов ПНИПУ и ПНППК

Передача данных через световое излучение в сотни раз эффективнее электрического импульса. Это способствует популярности оптической электроники. Она применяется в интернет-коммуникациях, удаленном управлении беспилотными аппаратами, наземными и воздушными, медицине.

Базовая функция электронных модулей – трансформация энергии. Свет превращается в электричестве и наоборот. Рабочим устройством является модулятор, состоящие из световода и электрода на основе металла. Схема надежна, однако, имеет недостаток – значительные потери сигнала. Их выраженность определяется длиной волны, измеряется десятками децибелов, в некоторых случаях – превышает сотню.

Сильные потери приводят к почти полному затуханию сигнала. Пропадает интернет-связь, телевизионное изображение превращается в набор пикселей, теряется управление над удаленным устройством. Команде специалистов, представляющих ПНИПУ и ПНППК, удалось справиться с указанным недостатком.

Специфика проблемы

Пример применения оптики в комплексах связи – интернет-коммуникации. При загрузке фотографий, текстов, видео в социальную сеть происходит их трансформация в электрические импульсы. Их передача по оптическому каналу – задача модулятора, превращающего электричество в световой поток.

Оптическая волна проходит по волокнам, улавливается модулятором, выполняющим обратное преобразование. Аналогичные алгоритмы применимы также к комплексам навигации, медицинской технике, датчикам, фиксирующим различные параметры среды, будь то напряжение, сила тока, давление или температура.

Анна Булатова, представляющая ПНИПУ, поделилась принципами работы модулятора, в которых и кроется главная проблема. Его главные компоненты – световод, сформированный тончайшими волокнами ниобата лития. Он находится под контролем электрода из металла. Он светонепроницаем, что провоцирует потери мощности сигнала. Выраженность потерь зависит от волновых характеристик. Если она вырастает до 100 децибел на сантиметр, говорят об абсолютном затухании.

Решение

Для исправления ситуации волновод и электрод разделяются тонким диэлектрическим материалом. Подходящая толщина – от 800 до 850 нанометров, однако, до последнего времени отсутствовали подробности о влиянии диэлектрика на общую проводимость модулятора. Команда специалистов ПНИПУ провела углубленное изучение, сумела найти ответы на ряд значимых вопросов.

В процессе исследования были сделаны такие выводы:

• Максимальная ширина буферной диэлектрической прослойки – 0.8 микрометра. Ее превышение провоцирует формирование поверхностных, структурных трещин и полное разрушение световода, из-за которого он теряет работоспособность;
• Оптимальная ширина – те же 800 нанометров. Потери светового потока в этом случае минимальны, среднее значение – 0.03 децибела на сантиметр. Подобные величины не сказываются на качестве передачи. Проблемы отсутствуют вне зависимости от специфики использования коммутационной линии. Модифицированные модуляторы подходят для любых систем вещания, будь то телевещание или интернет-коммуникации.

Указанными результатами поделился Виктор Криштоп, один из ведущих специалистов кафедры общей физики Пермского Политеха. Ученый утверждает, что модуляторы гарантируют стабильность работы линий связи, исключают риск сетевых сбоев, проблем с передачей информации.

Исследования, проведенные специалистами ПНИПУ и ПНППК, помогли определить оптимальную толщину буферной диэлектрической прослойки. Она не снижает эффективность оптоэлектронных приборов, исключает выраженные потери светового потока и мощности сигнала.

“Результаты ценны для всей телекоммуникационной отрасли. Они помогут оптимизировать работу цифрового телевизионного вещания, интернет-систем. Модифицированные модуляторы станут основой для датчиков, сенсоров, медицинской техники, сетевого оборудования, где передача информации базируется на световом потоке. Для точности результатов, использовалось несколько расчетных методик. Все они дали идентичные значения, что подтверждает правильность выводов.” - подчеркивают специалисты Ланарт.

Реклама ООО «Эмайти», ИНН 7813648440, erid: 2SDnjcvr4bG