Российские ученые борются с неполадками сигнала в Интернете

Ученые из Пермского Политеха нашли способ в сотни раз снизить потери света в оптических устройствах

Сбои в телевизоре, неполадки в Интернете сойдут на нет благодаря разработке инженеров из Пермского Политеха. Они нашли способ в сотни раз снизить потери света в оптоэлектронных устройствах, которые составляют сейчас основу телекоммуникации. Научная статья об этом опубликована в журнале «Известия вузов. Приборостроение».

Фото: freepik.com

За счет света, который идет по оптическим устройствам, передается в сотни раз больше информации, чем по электрическим сетям. На этом принципе работает Интернет, происходит управление датчиками в роботах или дронах, в сложном медицинском оборудовании. Однако до сих пор в оптоэлектронных проводах возможна потеря сигнала, и ученые ищут способы преодоления этого недостатка.

Прежде чем подойти к описанию нового способа борьбы с помехами, который предложили инженеры из Перми, объясним, как именно передается сигнал в оптоэлектронных устройствах. Возьмем, к примеру, Интернет. Когда мы отправляем фотографию в соцсеть, телефон превращает ее в электрические сигналы. Они передаются по оптическим устройствам, попадая в модулятор, который переводит их в световые импульсы. Затем свет «летит» на большие расстояния. В конце пути другой модулятор превращает свет обратно в электричество, а фото появляется у вашего приятеля.

– Внутри такого устройства находится волновод, состоящий в нашем случае из тонких волокон ниобата лития. По ним как по трубке передается свет, а металлический электрод контролирует его, – рассказывает аспирантка кафедры общей физики Анна Булатова. – Совместное действие волновода с электродом ослабляет сигнал света, так как металл поглощает проходящий сквозь него световой поток. Поэтому, когда импульс движется «на выход» и преобразуется обратно в электричество, происходят частичные или полные потери.

По словам профессора кафедры общей физики ПНИПУ, доктора физико-математических наук Виктора Криштопа, без электрода в данном случае обойтись нельзя, поскольку именно он меняет оптические свойства волновода, а точнее показатель преломления этого кристалла, формулирует само послание абоненту в двоичном коде.

Обычно, чтобы снизить потерю сигнала, между волноводом и электродом ставят тонкий «буферный» материал, не проводящий ток. Но какой должна быть оптимальная толщина этого слоя, точных данных не было. Ученые Пермского Политеха и ПНППК подробно изучили этот вопрос и нашли оптимальные параметры для повышения эффективности оптических устройств. 

— Путем математического моделирования потерь при различной толщине буферного слоя мы показали самое оптимальное ее значение, – она должна быть не больше 800-850 нанометров, – поясняет Виктор Криштоп. –  Именно при таком значении потери света становятся практически незначительными.