Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Уникальные свойства графена откроют новую эру сверхбыстрых и эффективных телекоммуникаций

Уникальные свойства графена откроют новую эру сверхбыстрых и эффективных телекоммуникаций
Перспективное оптоэлектронное направление исследований в области телекоммуникаций, которое позволит создать в будущем сверхбыстрые информационные сети и вычислительные устройства, связано с изучением свойств новейших и уникальных материалов, одним из которых является графен.


Новое исследование, проведенное в Школе инженерных и прикладных наук Колумбийского университета (The Fu Foundation Schools of Engineering and Applied Science of the Columbia University in the New-York City), раскрывает замечательные оптические нелинейные свойства графена, которые можно будет использовать в различных оптических телекоммуникационных сетях и фотонных интегрированных системах с низким энергопотреблением. При помощи небольшой пластины графена толщиной всего в один атом углерода ученые трансформировали изначально пассивное устройство в активное, которое оказалось способным генерировать микроволновые фотонные сигналы и производить параметрические преобразования телекоммуникационных волн сверхмалой длины.

 

Изображение графена, полученное методом электронной микроскопии

 

«Нам удалось зарегистрировать и объяснить сильную нелинейную реакцию (отклик) графена, который является ключевым компонентом в новом гибридном устройстве», - говорит Тинджей Гу (Tingyi Gu), главный автор исследования и кандидат на звание доктора философии по направлению электронной инженерии. «Демонстрацию высокой энерго-эффективности этого графено-кремниевого гибридного фотонного чипа можно назвать важным шагом на пути к созданию оптических вычислительных элементов, которые крайне необходимы для значительно более быстрых телекоммуникационных систем. К тому же, было очень интересно изучать «магию» удивительных возможностей графена и наблюдать за тем, как использование этого материала увеличивает оптическую нелинейность – очень нужное для будущих цифровых систем и памяти свойство».

Научная работа, проходившая под руководством Чи Вей Вонга (Chee Wei Wong), профессора инженерной механики, директора Центра объединенных наук, инженерии и физики твердых тел, была опубликована на сайте Nature Photonics в разделе Advance Online Publication 15 июля, печатный вариант появится в августе.

Команда исследователей из Школы инженерных и прикладных наук, а также из Института микроэлектроники в Сингапуре занимается изысканиями в области оптической физики, материаловедения и физики устройств с целью развития  оптоэлектронных технологий нового поколения.

Ученые из этой международной группы сконструировали графено-кремниевое устройство, оптическая нелинейность которого позволяет системным параметрам (вроде коэффициента пропускания и преобразования длины волны) меняться вместе с уровнем входящего сигнала. Исследователи также установили, что, инициируя оптически электронный и термический отклик  в кремниевом чипе,  можно интегрировать несущую радиочастоту в передаваемый лазерный луч и контролировать процесс модуляции (изменения несущего волнового сигнала), корректируя интенсивность лазерного излучения или его цвета. Чередуя разные оптические частоты для подстройки радиочастоты, ученые выяснили, что новый гибридный чип осуществляет радиочастотную генерацию при резонансном факторе (resonant quality factor) в 50 раз меньше по сравнению с тем, которого на момент новых исследований смогли достичь другие ученые,  работавшие с кремнием.

 

Системы оптической обработки информации со сверхнизким потреблением энергии будут основаны на графеновых структурах, размещенных на кремниевых фотонных кристаллических наномембранах

 

«Нам посчастливилось наблюдать четырех-волновое смешивание в графено-кремниевых фотонных кристаллических «нановпадинах», - поясняет профессор Вонг. «В результате получилось сгенерировать новые оптические частоты с помощью нелинейного смешивания двух электромагнитных полей, задействовав для этого существенно меньшие энергии, таким образом снижается количество энергии на бит информации. Новая гибридная структура может служить в качестве платформы для полностью оптических систем обработки данных в компактном формате в фотонных контурах (по аналогии с электрическими цепями)».

Профессор Вонг благодарит своих выдающихся студентов за ту работу, которую они проделали в рамках исследования, и добавляет: “Мы рады, что нам повезло с возможностью скомбинировать оптическую нелинейность графена с фотонным контуром, размер которого укладывается в требования к современным микросхемам, с целью генерации микроволновых фотонных сигналов нового качества».До недавнего времени ученые могли работать только с отдельными микроскопическими кристаллами графена, что заметно ограничивало направления исследований. «Удачная реализация синтеза крупных пластин графена откроет путь к  коммерческому производству продукции на основе уже хорошо себя зарекомендовавших графеновых технологий», - отмечает Джеймс Хоун (James Hone), адъюнкт-профессор инженерной механики и руководитель команды, которая снабжала группу из Колумбийского университета высококачественным графеном. «Но в то же время, в крупных графеновых компонентах нуждаются ученые, занимающиеся как созданием принципиально новых устройств, так и фундаментальными исследованиями, связанными с этим уникальным материалом. Открытие наших коллег – это великолепный пример того, как можно совместить оба этих направления: использование крупных графеновых пластин позволило создать оптоэлектронные устройства, которые теперь пригодятся для выяснения природы пока еще новых для нас физических явлений».

 

Сверхбыстрые оптоэлектронные сети будущего поколения откроют новую эру в сфере телекоммуникаций

 

Комментируя открытие, Шианг Жанг (Xiang Zhang), директор Центра нанотехнологий в Калифорнийского университета в  Беркли (Еру Nanoscale Science and Engineering Center at the University of California at Berkeley), хвалит коллег и поясняет, что «это новое исследование, направленное на интеграцию графена с кремниевыми фотонными кристаллами, представляет большую ценность. Похоже, найден многообещающий метод создания будущих оптических систем связи с крайне низким энергопотреблением – и все благодаря столь тщательному изучению явления нелинейного отклика графена в кремниевой фотонике, показанному этой научной работе».

«Графен считается весьма полезным для электроники материалом, поскольку  электроны, обладающие высокой эффективностью в плане соотношения «масса/энергия», способны перемещаться в слое графена толщиной в один атом», - рассказывает Филипп Ким (Philip Kim), профессор физики из Колумбийского университета, один из пионеров исследования графена, ученый, открывший явление сверхпроводимости этого материала при низких температурах. «А новая работа ученых из нашего Университета дает понять нам, что графен – это также и превосходный электро-оптический материал, характеризующийся сверхбыстрой оптической модуляцией, проявляющейся при его комбинировании с кремниевыми фотонными кристаллическими структурами. Это свойство ляжет в основу новых, сверхбыстрых систем оптических коммуникаций, которые можно «уместить» в обычных компактных чипах».

--------

Телекоммуникации – возможность передавать информацию на больших расстояниях любыми способами. Вашему вниманию представлено телекоммуникационное оборудование для более качественной передачи данных. Более детально ознакомиться с ассортиментом можно на сайте http://united-it.ru/.

Комментарии:

Ольга Белова
Ольга Белова 17.07.12 12:36
А как все красиво получается!
genD
genD 17.07.12 16:20
bbelovaА как все красиво получается!

Но пока не все понятно в отношении конечных устройств (тех, которые они называют consumer products). Если попадется на аглоязычных ресурсах хорошая обзорная статья про оптоэлектронику, переведу и опубликую здесь.
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Китай заявил о крайне низком риске из-за неуправляемой ракеты

Китай заявил о крайне низком риске из-за неуправляемой ракеты

Китай сообщил в пятницу, что риск от ракеты, которая сбилась с орбиты после отделения от космической станции Пекина, «чрезвычайно низкий» после того, как Соединенные Штаты предупредили, что она может упасть на населенный пункт.

Военные эксперты в США ожидают, что корпус ракеты Long March 5B упадет на поверхность Земли примерно в субботу или воскресенье, но предупредили, что трудно предсказать, где и когда он приземлится. Но Пекин не согласился с такой точкой зрения. «Вероятность причинения вреда авиационной деятельности или людям и их деятельности на земле чрезвычайно мала», - заявил официальный представитель министерс...
07.05.21 12:38
0
1
Blue Origin отправит первый экипаж в космос в июле

Blue Origin отправит первый экипаж в космос в июле

Компания Джеффа Безоса отправит свой первый экипаж в космос 20 июля и предложит одно из мест победителю онлайн-аукциона.

Поездка продлится в общей сложности десять минут, четыре из которых пассажиры проведут над линией Кармана, которая отмечает признанную границу между атмосферой Земли и космосом. «Мы совершенствуем нашу способность запускать, приземляться и повторять», - говорится в видео, сопровождающем объявление. «Наш следующий запуск будет первым, когда космонавты полетят на борту New Shepard». Суборбитальная...
06.05.21 11:32
0
1
Предложен новый метод уточнения постоянной Хаббла

Предложен новый метод уточнения постоянной Хаббла

Группа международных ученых предложила простой и новый метод, позволяющий снизить погрешность измерений постоянной Хаббла до 2% с использованием однократного наблюдения пары сливающихся нейтронных звезд.

Вселенная непрерывно расширяется. Из-за этого далекие объекты удаляются от нас. Фактически, чем дальше они находятся, тем быстрее движутся. Ученые описывают это расширение через известное число, постоянную Хаббла, которая сообщает, насколько быстро объекты во Вселенной удаляются от нас в зависимости от их расстояния до нас. Путем точного измерения постоянной Хаббла можно определить некоторые из са...
05.05.21 10:59
0
1
Раскрыт секрет долгожителей о здоровом старение

Раскрыт секрет долгожителей о здоровом старение

В наиболее подробном геномном исследовании с участием людей старше 100 лет, исследователи сосредоточили внимание на нескольких конкретных генетических характеристиках, которые обеспечивают защиту от возрастных заболеваний.

Варианты генов, улучшающие процессы репарации ДНК, были особенно заметны именно у пожилых людей. Если хорошо питаться, часто заниматься спортом и избегать пагубных пороков, есть все основания надеяться на долгую и здоровую жизнь. Конечно, многие возрастные заболевания кажутся почти неизбежными, независимо от того, настигнут ли они вас в 80 или 90 лет. Но некоторые люди демонстрируют склонность к ...
05.05.21 10:15
0
0
Настольный голографический принтер создает 3D-анимации на дому

Настольный голографический принтер создает 3D-анимации на дому

Голограммы - одно из обещаний научной фантастики, которые остаются недостижимыми.

Бывший исследователь MIT Media Lab занимается краудфандингом настольного 3D-голографического принтера, который может создавать изображения, которые появляются в 3D и даже кажутся движущимися. Хотя отражающие экраны, гарнитуры и даже живые выступления мертвых артистов маскируются под голограммы, технически этот термин относится к определенному типу трехмерного изображения, закодированного на двухм...
08.03.21 21:49
0
6
Первый в истории микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Создан 50 лет назад, 24 февраля 1971 года.

Первый в истории микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Создан 50 лет назад, 24 февраля 1971 года.

Первый в истории микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Создан 50 лет назад, 24 февраля 1971 года.

Микропроцессор Texas Instruments TMX 1795. Предоставлено Computer History Museum.История начинается с Datapoint 2200 [1], «программируемого терминала», размер которого позволяет разместить его на рабочем столе. Первоначально Datapoint 2200 продавался как терминал, но на самом деле это был мини-компьютер, который можно было программировать на BASIC или PL / B. Некоторые люди считают Datapoint ...
24.02.21 20:08
1
2
Структура СКС и ее функциональные компоненты

Структура СКС и ее функциональные компоненты

Современные условия работы заставляют действовать более оперативно в плане обмена информацией между участниками процесса.

Расширяется охват, повышаются требования к качеству передачи данных, а также безопасности функционирования производственных и служебных модулей. С этой целью в своё время были созданы средства массовой коммуникации (СМК). Для облегчения деятельности трудового коллектива (персонала) разработана технология под аббревиатурой СКС. СКС – структурированная кабельная система, представляющая собой своеобр...
07.02.21 21:26
1
11
2D-материал помогает обрабатывать и хранить данные

2D-материал помогает обрабатывать и хранить данные

Инженеры EPFL создали новый компьютерный чип, который может обрабатывать и хранить данные в одной цепи.

Он изготовлен из двумерного дисульфида молибдена (MoS2), что открывает путь для создания более компактной и энергоэффективной электроники. Традиционные компьютеры обрабатывают данные в центральном процессоре, а затем передают их в другой раздел, например, на жесткий диск или твердотельный накопитель, для хранения. Эта система работала десятилетиями, но это не обязательно самый эффективный способ ...
08.11.20 15:26
0