Elektroniğin modası geçiyor: Rus fizikçiler geleceğin teknolojilerini yaratıyor

Bilim adamları gelecekte hepimizin bildiği elektronik cihazların yerini fotoniğe bırakabileceğine inanıyor.

Saniyede onlarca terabit hızında kablosuz bağlantı, saniyede onlarca gigabit hızında işlenen veriler, hacimli görüntüler oluşturabilen hologramlar: bunlar bu alanda elde edilebilecek en yakın hedeflerden bazılarıdır. Ulusal Nükleer Araştırma Üniversitesi MEPhI’deki bilim adamları, Sputnik’e bu konudaki Rus ilerlemelerini anlatıyor.

Elektronik, tarihe geçiyor
Fotonik, ışık ışınlaması süreçlerini, kayıtlarını ve özelliklerinin değiştirilmesini araştıran bir bilim ve teknoloji alanıdır.

Fotonik tabanlı ekipman, optik iletişim ve lazer disklerle sınırlı değildir. MEPhI’nin Lazer ve Plazma Teknolojileri Enstitüsü’ndeki (LaPlas) Lazer Fiziği Bölümü Fotonik ve Optik Bilgi İşleme Laboratuvarı’ndan bilim adamları, 21. yüzyılın fotonik yüzyılı olduğunu söylüyorlar.

10-20 yıl içinde fotoniğin mevcut teknik sistemlerde devrim yaratacağını ve yenilerinin yaratılmasını teşvik edeceğini iddia ediyorlar. Birincisi, saniyede terabit hızında erişilebilen dijital iletişim, saniyede onlarca gigabit kapasiteli veri işleme sistemleri ve ayrıca gigapiksel ekranlar olacak – ikincisi iki ve üç boyutlu, yani holografik olacaktır.

Fotonik ekipmanın temel avantajları, ışığın bilgilendirici özelliklerindedir. Optik sinyallerin titreşim frekansı, radyo sinyallerininkinden binlerce kat daha yüksektir, bilim adamlarına açıklar, bu nedenle parametrelerinin değişmesi çok daha hızlıdır. Bu sayede, ışık tarafından iletilen frekans aralığı muazzamdır: bir optik kanal, sinyali tüm radyo kanallarından aynı anda iletebilir.

“Işık iletimi sırasında, verileri iki ve üç boyutlu olarak temsil eden uzamsal dağılımlar oluşturmak mümkündür – bir iletken tarafından iletilen bir elektrik sinyali yalnızca tek bir boyutta çalışır. Bu sayede fotonik sistemler, hız ve enerji verimliliğinden kat kat daha fazla olabilir. MEPhI profesörü Rostislav Starikov, bugün kullanılan elektronik seleflerinden daha fazla diyor.

Holografik videoları görmeye hazır

Şimdi bile, ışık sinyali oluşturma teknolojileri, holografik videoların kaydedilmesine ve çoğaltılmasına zaten izin veriyor. Bununla birlikte, MEPhI bilim adamlarının dediği gibi, bu sistemler hala çok pahalı ve verimsiz, geniş bir kitleye çok az erişim sağlıyor. Hologramların hızlı bir şekilde yeniden üretilmesi ve mevcut dijital ağlar aracılığıyla iletilmesiyle ilgili sorunlar da vardır.

MEPhI Lazer Fizik Bölümü, Rusya Bilim Vakfı’nın (proje No. 20-79-00291) desteğiyle dijital hologramlara dayalı üç boyutlu videoların aktarımı ve hızlı çoğaltılması için akıllı yöntemler geliştiriyor. Bu alandaki bilimsel çabalar, holografik üç boyutlu video sistemlerini 2030’ların ortalarında yaygın kullanıma sokmayı hedefliyor.

“Dijital hologramların ikili temsilinin yeni bir yöntemini başarıyla sunduk ve test ettik; bu, onları iletim için daha uygun bir şekilde kodlamamıza ve bunların yanı sıra etkinliği mevcut analogları aşan yeni sıkıştırma yöntemlerine ve son görüntülerin kalitesinde kabul edilebilir bir kayıp “, MEPhI’de araştırma başkanı ve profesör olan Pavel Cheryomkhin gözlemliyor.

Fotonik radyo bize ne getiriyor?
Çok umut verici bir başka alan da, radyofotonik olarak da adlandırılan mikrodalga fotoniğidir. Radyo sinyallerinin ışıkla iletilmesi ve işlenmesidir. Bu tür sistemler, parazit, ses parametreleri, boyut ve ağırlığa karşı koruma için yaygın telsiz sistemlerini kolaylıkla aşar; en büyük avantaj, çok geniş bir sinyal aralığına sahip olmaktır – 100 GHz’den fazla.

Radyofotonik sistemlerin deneysel modelleri, sıradan elektronik cihazlar için imkansız olan sinyal işleme hızlarına ulaşır. Örneğin, analog-dijital dönüşüm bin kat daha hızlıdır.

MEPhI bilim adamları, bugün diğer ülkeler gibi Rusya’nın da muazzam bilgi kapasitesine sahip radyo sinyallerini iletmek için büyük ölçekli fotonik hatlar uyguladığını söylüyor. Gelecekte cihazlar, radyo sinyallerini (sözde fotonik radarlar) işlemek için ışığı kullanacak, bir sonraki adım, her türden uzak mesafeden ve yüksek hızda izlenmesine izin verecek olan fotoniğe dayalı aşamalı aktif dizi antenlerin oluşturulması olacaktır. hassas.

Profesör Starikov başkanlığındaki MEPhI Lazer Fiziği Bölümü, mikrodalgalarda analog-dijital fotonik sistemler alanında teorik ve deneysel araştırmalar yürütmektedir. Özellikle uzmanlar son zamanlarda analog-dijital radyo sinyallerini santimetre aralığında işlemek için bir fotonik sistem oluşturdular.

Bu cihaza dayanarak, MEPhI ve diğer Rus bilim kurumlarından bilim adamları ilk kez Rusya’da ve dünya çapında ilk kez mikrodalga fotonik elementlere sahip bir radyoteknik sistem yarattı. Sistem saha testlerini zaten başarıyla geçti. Bilim adamları, bu tür cihazların elektronik analoglarından çok daha hafif ve daha verimli olduğunu açıklıyor.

İnanılmaz hız ve mükemmel kalite
Gelecekte, uzamsal optik sinyallerin paralel işlenmesini kullanan optik-dijital sistemler, verilerin saniyede 100 Gbit’e ulaşacak bir hızda işlenmesine ve görüntüleri işlemek veya verileri kodlamak için kullanılmasına olanak tanıyacak. MEPhI tarafından ikili optik sinyal işleme alanında yürütülen araştırma, tutarlı ve uyumlu olmayan lazer radyasyonu kullanan kırınım ve holografik sistemlerin oluşturulmasına odaklanmaktadır.

Rostislav Starikov, “Ekibimiz, programlanmış bilgilendirici ışık dağılımlarının yüksek hızı ve hassasiyeti ile eğitim yöntemlerini başarıyla geliştiriyor, bu da büyük hacimli verileri hatasız ve kayıpsız temsil etmeye olanak tanıyor”, diyor Rostislav Starikov.

Özellikle, MEPhI Lazer Fizik Bölümü, Profesör Nikolai Evtikhiev’in (19-19-00498 Rusya Bilim Vakfı hibe) liderliğinde yeni bir optik-dijital kırınım sistemi türü geliştirmek için bir proje yürütmektedir. veri kodlaması. Bir ikili veri kodlama sistemi zaten oluşturulmuş ve test edilmiştir – yaratıcıları saniyede düzinelerce gigabit işleyebileceğini garanti eder.

Bölümün yürüttüğü diğer araştırmalar, görüntü tanıma için yüksek hızlı akıllı sistemler oluşturmayı hedefliyor. Bilim adamları, deneylerin megapiksel görüntüleri saniyede 10.000 kareden daha yüksek hızlarda tespit etme yeteneğini kanıtladığını söylüyor ki bu, elektronik analogların yeteneklerinden yüzlerce kat daha iyi. (Sputnik Brasil ajansı ile)
kaynak:.jb.com.br

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir