FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Ученый из МГУ с коллегами создал чип, который может заменить сложную лазерную установку

Группа российских и швейцарских физиков создала чип, генерирующий фемтосекундные импульсы света с особым частотным спектром под названием «оптическая гребенка», то есть делающий то, чего прежде удавалось добиться лишь с помощью больших и сложных лазерных установок. Сообщение об этом опубликовано 1 января 2016 года в журнале Science.

Эту работу можно назвать заключительным аккордом в серии работ группы, касающихся исследований оптических гребёнок — так называются сигналы, чей частотный спектр представляет собой набор равноотстоящих друг от друга линий. Начавшись с исследования шумов в оптических сигналах такого сорта, эти работы привели сначала к созданию генераторов этих сигналов с сердцем в виде диска миллиметрового диаметра и закончились созданием полноценного чипа, почти пригодного для коммерческого использования.

Фемтосекундные оптические гребенки — недавнее изобретение. Появившись в конце 90-х, они оказались настолько востребованными в самых разных областях — в системах телекоммуникации, в лазерной спектроскопии, в астрофизике и так далее, — что уже в 2005 году их авторы, Теодор Хэнш из Германии и Джон Холл из США, получили за них Нобелевскую премию. Для получения таких гребёнок использовались лазеры с синхронизацией мод. При этой методике лазер, излучает свет не одной частоты, как это принято думать о лазерах, а сразу несколько «мод» — световых лучей с кратными частотами. Если эти моды синхронизировать, то есть сделать так, чтобы их фазы были жестко связаны между собой, то в результате интерференции этих мод непрерывный луч лазера превратится в последовательность импульсов со спектром «гребенки».

За этой, без преувеличения, технологической революцией вскоре последовала другая — в 2007 году в лаборатории Тобиаса Киппенберга (тогда работавшего в группе Т. Хэнша, а ныне возглавляющего лабораторию в Федеральной политехнической школе Лозанны (Лозанна, Швейцария)) в микрорезонаторах из плавленого кварца, открытых, кстати, в МГУ, тоже были получены оптические гребенки, и для их создания уже не требовались громоздкие и сложные установки. Появилась возможность на порядки уменьшить размеры устройств. Генерация таких гребёнок связана с так называемым эффектом Керра, состоящим в том, что в нелинейных средах показатель преломления зависит от интенсивности падающего на него света.

Правда, это была не столько революция, сколько её начало — швейцарские исследователи, а позже и другие группы в разных лабораториях, фактически только показали принципиальную возможность создавать «гребенки» подобным образом, но то, что у них получалось, было ещё очень далеко от идеала, гребенки получались шумными, нестабильными (они походили на расчески с выломанными, да ещё вдобавок ползающими туда-сюда зубьями) и ученым предстояло решить массу проблем, чтобы запустить эти резонаторы в работу. Первой из них была проблема шумов. В сотрудничестве с группой Киппенберга ученые физического факультета МГУ в начале 2013 года решили её, доказав, что эти шумы не носят фундаментального характера, что от них можно избавиться, и показали, как это сделать. Оставалось главное — сделать «правильные» гребенки и создать с этим спектром последовательность импульсов с очень короткой, фемтосекундной длительностью (то есть с длительностью порядка 10 в минус пятнадцатой степени секунды). В конце того же года они справились и с этой проблемой.

Для создания таких гребенок физики МГУ и Российского квантового центра предложили использовать «солитоны», то есть компактно упакованные волны, своеобразные электромагнитные цунами, которые ведут себя, как частицы. По развитой в МГУ теории облучение лазерным светом дисков из таких нелинейных сред порождает в этих дисках движущиеся по кругу солитоны, в результате чего на выходе связанного с диском оптоволокна возникает последовательность импульсов, следующих друг за другом через время одного обхода солитоном окружности диска. В качестве резонатора физики использовали тогда миллиметровый диск из кристалла фторида магния. С его помощью им удалось получать импульсы-гребенки длительностью в 100-200 фемтосекунд.

В этом году российско-швейцарская команда закрепила успех и научилась напылять специальные микрорезонаторы для гребенок в чипах.

«Разница, конечно, огромная, — говорит один из российских соавторов статьи профессор физического факультета МГУ Михаил Городецкий. — Если в лазерах с синхронизацией мод для генерации импульсов используются сложные оптические устройства, среды и специальные зеркала, то мы получаем такие же стабильные импульсы в простом пассивном резонаторе, внедренном в микрочип и имеющем размеры не более 100-200 микрон».

Изменилось и качество гребёнок — теперь длительность импульсов удалось сократить со 100-200 до 30 фемтосекунд. Последнее достижение группы «Москва-Лозанна», по словам профессора Городецкого, не только самым категорическим образом снижает размеры, сложность и стоимость генераторов гребёнок, но вдобавок открывает новые горизонты для их использования в режимах, «недостижимых другими методами».

 

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Одежда узнает о нас все. Электронный текстиль скоро станет таким же распространенным продуктом, как RFID-метки

Одежда узнает о нас все. Электронный текстиль скоро станет таким же распространенным продуктом, как RFID-метки

 

 

Автор: Вера Колерова

Роботы в медицине: в Уфе лечат рак с помощью киберножа

В Уфе работает уникальный центр ядерной медицины. Он лечит от рака с помощью лучевой установки — кибернож.

В Новосибирске испытывают самый мощный в РФ накопитель электроэнергии

Испытания накопителя электроэнергии мощностью более мегаватта проходят в новосибирском промышленно-логистическом парке. В стране аналогов такому устройству нет.

 

 

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Отредактирован геном ячменя и получено растение с нужными свойствами

Знак человечности

История Вашо может служить для нас, людей, напоминанием, что не стоит недооценивать умственные способности животных, с которыми мы делим эту планету, равно как и их способности чувствовать и сопереживать.

Откуда берутся коленные чашечки?

Охотники за геномами

Этот проект можно поставить в один ряд с Большим адронным коллайдером или даже с полетом в космос. Биологи со всего мира, объединившись, планируют расшифровать десять тысяч геномов позвоночных животных.

Российская сборная взяла пять медалей на XVI Международной олимпиаде по лингвистике среди школьников.

Российская сборная взяла пять медалей на XVI Международной олимпиаде по лингвистике среди шк