eng
СВЧ- интегральная оптика для оптической и квантовой информатики
Широкополосные устройства на основе интегральной оптики являются ключевыми элементами современных оптических и квантовых информационных систем. К таким устройствам, в первую очередь, относятся СВЧ- интегрально-оптические модуляторы, а также широкий класс устройств, имеющих аналогичную архитектуру.
Прогресс, наблюдаемый последние 30 лет в области интегрально-оптических широкополосных модуляторов, позволил вывести оптико-информационные системы на принципиально новый уровень. Достигнутые частоты модуляции свыше сотни гигагерц и предельно-низкие управляющие напряжения, а также конфигурации модуляторов, реализующие новые форматы модуляции оптических сигналов, позволили повысить пропускную способность оптических систем связи и приблизиться к теоретическим пределам пропускной способности оптического волокна.
Особое место интегральная оптика получила в связи с началом эпохи квантовых информационных технологий. Именно СВЧ-интегрально-оптические амплитудные и фазовые модуляторы, обладающие малыми потерями, обеспечивают практическую реализацию достаточно сложных алгоритмов работы квантовых линий связи.
Создание таких устройств невозможно без тесного взаимодействия фундаментальной и прикладной науки с промышленностью. Единая цепочка ученых-исследователей, инженеров-разработчиков и конструкторов, обеспечивающая превращение результатов научных исследований в практические разработки, позволяет в сжатые сроки разрабатывать и создавать действительно современную, уникальную высокотехнологичную продукцию.
Показательным примером такой цепочки может быть многолетнее плодотворное сотрудничество ученых из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН и разработчиков из Национального исследовательского университета ИТМО.
Разработки ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН в области интегральной оптики хорошо известны у нас в стране. Залог успеха – нацеленность научной работы на практическое применение ее результатов. Большой объем выполняемых промышленно-ориентированных работ позволил достичь технических параметров, соответствующих мировому уровню. Так в результате выполненных работ были разработаны оригинальные технологии, позволяющие создавать высококачественные оптические волноводы различных конфигураций на поверхности ниобата лития с потерями, не превышающими доли дБ / см.
Следующим важным шагом стала разработка технологии изготовления «толстых» электродов бегущей волны, что обеспечило частоту модуляции до 100 ГГц при величине управляющих напряжений не более 5 В. В итоге высококачественные оптические волноводы, как одиночные прямые, так и образующие интерферометр Маха-Цендера, в сочетании с СВЧ-электродами стали основой для создания интегрально-оптических модуляторов.
За прошедшее десятилетие Национальный исследовательский университет ИТМО стал точкой притяжения для многих научных сотрудников и разработчиков. Здесь созданы комфортные условия для выполнения НИР и ОКР. Не в последнюю очередь это связано с наличием в Университете ИТМО специального департамента, обеспечивающего техническое сопровождение научных исследований и разработок. Этот департамент в значительной мере «принимает удар», связанный с решением многих бюрократических вопросов, возникающих при проведении ОКР. В результате разработчики имеют возможность сконцентрироваться на выполнении содержательной части работы.
И конечно же самый главный потенциал университета – это его студенты и аспиранты. Молодые, энергичные, амбициозные парни и девушки готовы взяться за любую задачу, поставленную перед ними.
Сотрудничество коллег из ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН и Университета ИТМО помимо создания интегрально-оптических СВЧ-модуляторов привело к дальнейшему развитию компонентной базы элементов на основе интегральной оптики. Среди них выделим электрически-управляемые интегрально-оптические светоделители, на основе которых создаются высокоточные волоконно-оптические гироскопы.
Другой интересной совместной разработкой является квантовый генератор шума на основе интегрально-оптического интерферометра Маха-Цендера, обеспечивающий генерацию шума в полосе не менее 4 ГГц. Это компактное устройство с малым энергопотреблением будет востребовано в современной цифровой экономике.
Подчеркнем еще одну важную особенность сотрудничества обоих учреждений. Научные связи не возникают «просто так» или на пустом месте. Их появление не требует заключаения помпезных соглашений о стратегическом партнерстве и т. д. Для этого нужно потратить немало лет, должен быть выполнен круг совместных работ, после чего коллеги из смежных звеньев одной цепочки начнут понимать друг друга с полуслова. Именно в этом и состоит прелесть настоящего научного сотрудничества.
В. М. Петров, А. В. Шамрай,
Университет ИТМО, ФТИ им А. Ф. Иоффе РАН
Широкополосные устройства на основе интегральной оптики являются ключевыми элементами современных оптических и квантовых информационных систем. К таким устройствам, в первую очередь, относятся СВЧ- интегрально-оптические модуляторы, а также широкий класс устройств, имеющих аналогичную архитектуру.
Прогресс, наблюдаемый последние 30 лет в области интегрально-оптических широкополосных модуляторов, позволил вывести оптико-информационные системы на принципиально новый уровень. Достигнутые частоты модуляции свыше сотни гигагерц и предельно-низкие управляющие напряжения, а также конфигурации модуляторов, реализующие новые форматы модуляции оптических сигналов, позволили повысить пропускную способность оптических систем связи и приблизиться к теоретическим пределам пропускной способности оптического волокна.
Особое место интегральная оптика получила в связи с началом эпохи квантовых информационных технологий. Именно СВЧ-интегрально-оптические амплитудные и фазовые модуляторы, обладающие малыми потерями, обеспечивают практическую реализацию достаточно сложных алгоритмов работы квантовых линий связи.
Создание таких устройств невозможно без тесного взаимодействия фундаментальной и прикладной науки с промышленностью. Единая цепочка ученых-исследователей, инженеров-разработчиков и конструкторов, обеспечивающая превращение результатов научных исследований в практические разработки, позволяет в сжатые сроки разрабатывать и создавать действительно современную, уникальную высокотехнологичную продукцию.
Показательным примером такой цепочки может быть многолетнее плодотворное сотрудничество ученых из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН и разработчиков из Национального исследовательского университета ИТМО.
Разработки ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН в области интегральной оптики хорошо известны у нас в стране. Залог успеха – нацеленность научной работы на практическое применение ее результатов. Большой объем выполняемых промышленно-ориентированных работ позволил достичь технических параметров, соответствующих мировому уровню. Так в результате выполненных работ были разработаны оригинальные технологии, позволяющие создавать высококачественные оптические волноводы различных конфигураций на поверхности ниобата лития с потерями, не превышающими доли дБ / см.
Следующим важным шагом стала разработка технологии изготовления «толстых» электродов бегущей волны, что обеспечило частоту модуляции до 100 ГГц при величине управляющих напряжений не более 5 В. В итоге высококачественные оптические волноводы, как одиночные прямые, так и образующие интерферометр Маха-Цендера, в сочетании с СВЧ-электродами стали основой для создания интегрально-оптических модуляторов.
За прошедшее десятилетие Национальный исследовательский университет ИТМО стал точкой притяжения для многих научных сотрудников и разработчиков. Здесь созданы комфортные условия для выполнения НИР и ОКР. Не в последнюю очередь это связано с наличием в Университете ИТМО специального департамента, обеспечивающего техническое сопровождение научных исследований и разработок. Этот департамент в значительной мере «принимает удар», связанный с решением многих бюрократических вопросов, возникающих при проведении ОКР. В результате разработчики имеют возможность сконцентрироваться на выполнении содержательной части работы.
И конечно же самый главный потенциал университета – это его студенты и аспиранты. Молодые, энергичные, амбициозные парни и девушки готовы взяться за любую задачу, поставленную перед ними.
Сотрудничество коллег из ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН и Университета ИТМО помимо создания интегрально-оптических СВЧ-модуляторов привело к дальнейшему развитию компонентной базы элементов на основе интегральной оптики. Среди них выделим электрически-управляемые интегрально-оптические светоделители, на основе которых создаются высокоточные волоконно-оптические гироскопы.
Другой интересной совместной разработкой является квантовый генератор шума на основе интегрально-оптического интерферометра Маха-Цендера, обеспечивающий генерацию шума в полосе не менее 4 ГГц. Это компактное устройство с малым энергопотреблением будет востребовано в современной цифровой экономике.
Подчеркнем еще одну важную особенность сотрудничества обоих учреждений. Научные связи не возникают «просто так» или на пустом месте. Их появление не требует заключаения помпезных соглашений о стратегическом партнерстве и т. д. Для этого нужно потратить немало лет, должен быть выполнен круг совместных работ, после чего коллеги из смежных звеньев одной цепочки начнут понимать друг друга с полуслова. Именно в этом и состоит прелесть настоящего научного сотрудничества.
В. М. Петров, А. В. Шамрай,
Университет ИТМО, ФТИ им А. Ф. Иоффе РАН
Отзывы читателей
