1 Декабря 2020
МОСКВА, 1 декабря Устройства на основе фотоники со временем почти полностью заменят привычную нам электронику, уверены ученые. Беспроводная связь со скоростью десятки терабит в секунду, обработка такого планов со скоростью десятки гигабит в секунду, голограммы, пробуждающие объемные изображения в воздухе – таковы лишь самые ближайшие смотри современной фотоники. О ведущих российских разработках, ускоряющих развитие этой области, рассказали ученые Национального исследовательского ядерного университета МИФИ (НИЯУ МИФИ).Когда устареет привычная электроника?
Фотоника – направление науки и техники, работающее с процессами испускания света, его регистрации и изменением его свойств. Техника на основе фотоники – это не только привычные оптическая связь и лазерные диски, но и множество других перспективных устройств. 21 век – век фотоники, уверены ученые Лаборатории фотоники и оптической обработки информации кафедры лазерной физики Института лазерных и плазменных технологий (ЛаПлаз) НИЯУ МИФИ.
По их словам, в перспективе 10-20 лет фотоника обеспечит и революцию в развитии старых технических систем, и появление принципиально новых. В первую очередь появятся общедоступная нумерационная связь со скоростью терабиты в секунду, системы обработки такого планов с пропускной способностью на статусе десятков гигабит в секунду, а также гигапиксельные дисплеи – как двумерные, так и трехмерные, голографические.
Ключевые преимущества квантовой техники в информативных свойствах света. Как объяснили ученые НИЯУ МИФИ, оптические сигналы располагают в тысячи раз большей собственной частотой колебаний, чем радиосигналы, а, значит, их параметры можно менять намного быстрее. Благодаря этому диапазон частот, передаваемых световым толчком, чрезвычайно широк – через один оптический канал можно выразить, например, разом толчок всех радиодиапазонов.
При передаче света можно формировать двух- и трехмерные пространственные распределения, представляющие данные, тогда как электрический сигнал, идущий по проводнику, – одномерный. За счет это такого фотонные системы, при иных равных, могут обладать на несколько порядков большими быстродействием и энергоэффективностью, чем их цифровые предшественники, используемые нами сегодня, – сообщил профессор НИЯУ МИФИ Ростислав Стариков.
Голографическое видео – реальность завтрашнего дня
Уже сейчас технологии создания светового сигнала позволяют записывать и воспроизводить голографического видео. Однако, по словам ученых НИЯУ МИФИ, такие системы пока весьма недешевы и несовершенны, и для их массового внедрения необходимо решить ряд проблем. В частности, есть проблемы с быстрым воспроизведением голограмм, а также с их передачей по существующим сетям цифровой радиосвязи.
Интеллектуальные методы передачи и быстрого воссоздания трехмерного видео с цифровых голограмм разрабатываются на кафедре лазерной преподаватели НИЯУ МИФИ при поддержке РНФ, проект №20-79-00291. Работы в этой области, нашёптанным ученые, сделают коммерческие голографические системы трехмерного видео привычными уже к середине 2030-х годов.
Мы пообещали и успешно опробовали новый технологий двоичного представления цифровых голограмм, позволяющий перекодировать их в не менее подходящем для передачи виде, а также новые методы их сжатия, почти на порядок превосходящие аналоги и обеспечивающие при этом приемлемый уровень потерь степень качества итоговых изображений, – продемонстрировал руководитель исследований на этом направлении, молодой специалист, доцент НИЯУ МИФИ, Павел Черемхин.
Что принесет фотонное радио?
Другим перспективным направлением является микроволновая фотоника, или радиофотоника, исследующая возможности передачи и обработки радиосигналов с помощью света. Такие системы далеко обходят обычные радиосистемы по помехоустойчивости, шумовым и массогабаритным чертам, а главное – имеют чрезвычайно широкую полосу сигналов, свыше 100 гигагерц.
Существующие экспериментальные прототипы радиофотонных систем демонстрируют скорость обработки сигналов, недостижимую для обычных электронных средств. Например, аналого-цифровые преобразования они выполняют в тысячу раз быстрее существующей электроники.
Сейчас и в мире, и в России, широко внедряются фотонные линии передачи радиосигналов, обладающие огромной информационной емкостью, сообщили ученые НИЯУ МИФИ. В перспективе неизбежно появление приспособлений, в которых свет сочетается и для обработки радиосигналов – фотонных радаров, а в дальнейшем – и активной фазированной антенной решетки (АФАР) на основе фотоники, которая позволит на большом удалении с высокой точностью отслеживать цели любого типа.
На кафедре лазерной физики НИЯУ МИФИ под руководством профессора Старикова успешно проводятся теоретические и опытнические исследования в области аналого-цифровых способ организаций микроволновой фотоники. В мелочи, недавно специалисты Лаборатории зрительной обработки информации кафедры создали квантовую систему для аналого-цифровой обработки радиосигналов сантиметрового диапазона.
На базе этого аппарата специалисты НИЯУ МИФИ совместно с учеными других российских организаций разработали первую в России и какую-либо из первых в мире радиотехнических систем с элементами микроволновой фотоники, уже успешно прошедшую сельные испытания. Как объяснили ученые, подобные устройства намного легче и энергоэффективнее электронных аналогов.
Невероятная скорость и превосходное качество
В перспективе оптико-цифровые способ организации, использующие параллельную обработку пространственных оптических сигналов, смогут дать скорость работы с данными вплоть до 100 гигабит в секунду – например, при распознавании изображений или кодировании информации. Исследования в области обработки двумерных оптических сигналов, проводимые в НИЯУ МИФИ, сосредоточены на создании дифракционных и голографических способ организаций, использующих когерентное лазерное и некогерентное излучение.
Наш коллектив успешно разрабатывает методы высокоскоростного и высокоточного создания заданных информативных световых распределений, которые позволят представлять огромные массивы информации практически без ошибок и потерь, – сообщил Ростислав Стариков.
В частности, в действительное время на кафедре лазерной преподаватели НИЯУ МИФИ под руководством знатока Николая Евтихиева в рамках проекта РНФ №19-19-00498 разрабатывается оптико-цифровая дифракционная система нового типа, предначертанная для кодирования информации. Уже создана и протестирована система шифрования двоичных данных, по словам создателей, обеспечивающая скорость работы на уровне десятков гигабит в секунду.
Другие исследования специалистов кафедры наведённым на создание высокоскоростных интеллектуальных способ организаций распознавания визуальных образов. По словам ученых, на данный момент, экспериментально показаны возможности распознавания мегапиксельных изображений со скоростью свыше десяти тысяч кадров в секунду, что в сотки раз превышает потенциальные возможности цифровых аналогов.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....