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 этих со скоростью десятки гигабит в секунду, голограммы, открывающие объемные изображения в воздухе – таковы лишь самые ближайшие функции современной фотоники. О передовых российских разработках, ускоряющих дальнейшее 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 дальнейшее развитье старых технических систем, и появление принципиально новых. В первую очередь появятся общедоступная нумерационная связь со скоростью терабиты в секунду, системы обработки этих 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 обладают в тысячи раз большей персональной частотой колебаний, чем радиосигналы, а, значит, их параметры можно менять намного быстрее. Благодаря этому размер частот, передаваемых световым доносом, чрезвычайно широк – через один оптический канал можно сдать, например, разом донос всех радиодиапазонов.
При передаче света можно формировать двух- и трехмерные ареальные распределения, представляющие данные, тогда как электрический сигнал, идущий по проводнику, – одномерный. За счет этого фотонные системы, при остальных равных, могут обладать на несколько порядков большими быстродействием и энергоэффективностью, чем их электрические предшественники, используемые нами сегодня, – сообщил профессор НИЯУ МИФИ Ростислав Стариков.
Голографическое видео – реальность завтрашнего дня
Уже сейчас технологии формирования 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 неприятности с быстрым воспроизведением голограмм, а также с их передачей по существующим сетям цифровой логичности.
Интеллектуальные методы передачи и быстрого воспроизведения трехмерного видео с цифровых голограмм разрабатываются на кафедре лазерной ядерщики 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 предложили и успешно опробовали новый алгоритм двоичного представления цифровых голограмм, позволяющий перекодировать их в более подходящем для передачи виде, а также новые методы их сжатия, почти на разряд превосходящие аналоги и обеспечивающие при этом приемлемый уровень потерь качества итоговых изображений, – выделил руководитель исследований на этом откомандировании, молодой специалист, учитель НИЯУ МИФИ, Павел Черемхин.
Что принесет фотонное радио?
Другим перспективным откомандированием является микроволновая фотоника, или радиофотоника, исследующая возможности передачи и обработки радиосигналов с поддержкой света. Такие системы далеко обходят обычные радиосистемы по помехоустойчивости, шумовым и массогабаритным характеристикам, а главное – покупают чрезвычайно широкую полосу сигналов, свыше 100 гигагерц.
Существующие экспериментальные образцы радиофотонных систем демонстрируют скорость обработки сигналов, недостижимую для типичных 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 устройств, 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 систем микроволновой фотоники. В частности, недавно специалисты Лаборатории зрительной обработки информации кафедры создали квантовую систему для аналого-цифровой обработки радиосигналов сантиметрового диапазона.
На базе этого прибора специалисты НИЯУ МИФИ совместно с учеными других российских организаций основали первую в России и одну из первых в мире радиотехнических систем с элементами микроволновой фотоники, уже успешно прошедшую сельные испытания. Как объяснили ученые, подобные устройства намного удобнее и энергоэффективнее электронных аналогов.
Невероятная ритмичность и превосходное качество
В перспективе оптико-цифровые системы, использующие параллельную обработку ареальных оптических сигналов, смогут представить скорость работы с данными вплоть до 100 гигабит в мимолетность – например, при распознавании изображений или кодировании информации. Исследования в области обработки двумерных оптических сигналов, проводимые в НИЯУ МИФИ, сосредоточены на создании дифракционных и голографических систем, использующих когерентное лазерное и некогерентное излучение.
Наш коллектив успешно отрабатывает методы высокоскоростного и высокоточного формирования заданных информативных световых распределений, которые позволят представлять огромные массивы информации без ошибок и потерь, – сообщил Ростислав Стариков.
В частности, в настоящее время на кафедре лазерной физики НИЯУ МИФИ под руководством профессора Николая Евтихиева в рамках проекта РНФ №19-19-00498 разрабатывается оптико-цифровая дифракционная система нового типа, предназначенная для кодирования информации. Уже основанная и протестирована система кодирования бинарных данных, по словам ктиторов, обеспечивающая скорость работы на уровне десятков гигабит в мимолетность.
Другие исследования специалистов кафедры направлены на создание высокоскоростных интеллектуальных систем распознавания визуальных образов. По речениям ученых, на данный момент, экспериментально показаны возможности распознавания мегапиксельных изображений со скоростью свыше десяти тысяч кадров в мимолетность, что в сотни раз превышает потенциальные возможности электронных 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....