Лазерный проектор микрообъектов, названный «Малахит-М», разработан в лаборатории лазерной физики и кристаллофизики Томского государственного университета (рис. 1). Проектор предназначен для отображения на экраны площадью более 1,5 кв. м. изображений различных микрообъектов с одновременным их увеличением более чем в 5000 раз. Изображения микрообъектов (рис. 2), в том числе, живых, получаются без их разрушения тепловым излучением. Рабочие длины волн проектора (нм) – 510,6, 578,2, 627,8. Дальность визуального восприятия изображения – до 20 м. В комплект поставки входят малогабаритный лазер на парах меди или меди и золота, микроскоп и набор оптических приспособлений, позволяющих регулировать яркость изображения и направление проекции. Барсуков А., журнал "ТКТ", № 4, 2004 г. (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник)

03.11.05 IBM объявила, что ее исследователи создали миниатюрное устройство, которое представляет собой значительный шаг к будущему переходу электронных устройств с электрических сигналов на оптические. Такой переход может значительно повысить возможности компьютеров и других электронных систем.
В сегодняшнем номере журнала Nature сообщается, что ученые IBM сумели замедлить свет до скорости менее 1/300 обычной, направив его по специально сконструированному каналу из перфорированного кремния (т.н. "кристаллический фотонный волновод"). Более того, уникальная конструкция этого устройства позволяет менять скорость света в широких пределах, просто прикладывая к волноводу электрическое напряжение.
Ученые давно научились замедлять движение света в специальных лабораторных условиях, но активное управление скоростью света на кристалле кремния, изготовленном с использованием стандартных микро- и наноэлектронных технологий, удалось реализовать впервые. Благодаря миниатюрным размерам нового устройства, применению стандартных полупроводниковых материалов и возможности более полно управлять характеристиками "медленного света" новая технология может найти применение в разработке сверхкомпактных оптических телекоммуникационных компонентов, которые можно будет применять в компьютерных системах.
"Эта работа - еще один пример нашего постоянного внимания к фундаментальным научным исследованиям, - отметил д-р Т.С. Чен (T.C. Chen), вице-президент подразделения IBM Research по науке и технологиям. - Мы постоянно исследуем новые технологии, которые могут расширить возможности наших компьютерных систем и устройств хранения данных. Мы убеждены, что эти исследования приносят реальную пользу и нашим заказчикам, которые применяют эту продукцию в своем бизнесе, и их клиентам, которые, в конечном счете, получают новые возможности и более высокий уровень услуг".
Продолжающийся рост производительности микроэлектронных компонентов не всегда в полной мере реализуется на уровне систем в целом. Как транспортные пробки могут стать помехой для экономики, ограничивая движение товаров и сырья в переполненном городе, так и невозможность быстро передавать информацию внутри электронных систем сегодня является одним из основных "узких мест" при проектировании электронных устройств. Представленная сегодня работа исследователей IBM может помочь преодолеть эти ограничения.
Ученые искали практичные способы использования света для ускорения обмена информацией между компонентами компьютера. Однако чтобы практическое применение таких оптических компонентов было возможно, они должны обеспечивать безупречное управление световыми сигналами и при этом иметь очень малые размеры и низкую себестоимость производства. Работа ученых IBM позволяет соединить несколько частей этой головоломки.
Группе IBM удалось создать кремниевый фотонный волновод - тонкий брусок кремния с регулярно расположенными отверстиями, рассеивающими свет. Расположение и размеры отверстий придают материалу чрезвычайно высокий коэффициент преломления - а чем больше коэффициент преломления, тем медленнее распространяется свет. Локально нагревая волновод небольшим электрическим током, можно менять коэффициент преломления, что позволяет быстро регулировать скорость света в широком диапазоне с очень малыми затратами электрической энергии.
Активная область созданного в IBM устройства имеет микроскопически малые размеры, что означает возможность создавать сложные оптические схемы, не сильно превышающие по размерам обычные полупроводниковые. Производственные процессы, которые использовались для изготовления устройства, имеются практически на любом полупроводниковом заводе. Возможности, продемонстрированные в сегодняшней статье в Nature, могут быть использованы для создания разнообразных нанофотонных компонентов - оптических линий задержки, оптических буферов и даже оптических запоминающих устройств. Все эти компоненты могут найти применение при построении компьютерных систем, связанных между собой мощными оптическими сетями передачи данных.
Статья "Активное управление медленным светом на полупроводниковом кристалле с кристаллическими фотонными волноводами", авторы Юрий Власов, Мартин О'Бойл, Хендрик Хаманн и Шари Мак-Наб из исследовательского центра IBM им. Т. Дж. Уотсона в Йорктаун-Хайтс, штат Нью-Йорк, опубликована в номере Nature от 3 ноября. Работа была частично поддержана Управлением перспективных исследовательских проектов (DARPA) Министерства обороны США в рамках программы Отдела оборонных исследований "Замедление, хранение и обработка света".

20.02.08. Минувший год был успешным для развития многих технологий Intel, в том числе и в области кремниевой фотоники. Последние прорывные достижения Intel в этой сфере журнал MIT Technology Review сравнил с тройным выигрышем на скачках – так обозреватели ведущего издания оценили серию официальных анонсов корпорации. Как сообщил Джастин Раттнер (Justin Rattner), главный специалист по технологиям и глава Corporate Technology Group корпорации Intel: «Мы опытным путем продемонстрировали, что производственные технологии, совместимые с технологией разработки кремниевых CMOS-элементов, позволяют создавать полупроводниковые оптические устройства. Доказательство этого факта стало огромным достижением, однако для дальнейшего развития данного технологического направления необходимы не менее значимые шаги. Теперь нам нужно научиться интегрировать устройства кремниевой фотоники в стандартные компоненты компьютеров; пока еще мы не умеем делать этого. Но в то же время мы продолжаем активно работать вместе с подразделениями, занимающимися разработкой различных видов продукции, чтобы предложить производителям модели использования полупроводниковой фотоники в решениях Intel».
■ Кремниевая фотоника как средство устранения узких мест на пути к эре тера-вычислений
Кремниевая фотоника – важнейшая составная часть долговременной стратегии развития Corporate Technology Group, направленной на ускорение перехода к тера-вычислениям. Дело в том, что по мере развития многоядерных процессоров, обладающих огромной вычислительной мощностью, перед инженерами возникают новые проблемы. Например, потребность в скорости обмена данными между памятью и процессором скоро превысит физические ограничения, накладываемые медными проводниками, а скорость передачи электрических сигналов станет меньше, чем быстродействие процессора. Уже сейчас производительность мощных вычислительных систем, зачастую, ограничивается скоростью обмена данными между процессором и памятью. Сегодняшние технологии передачи данных рассчитаны на гораздо меньшую пропускную способность по сравнению с фотоникой, а с увеличением расстояния, на которое передаются данные, скорость передачи становится еще меньше.
«Необходимо привести скорость передачи данных между компонентами вычислительной платформы в соответствие с быстродействием процессоров. Это действительно очень важная задача. Мы видим кремниевую фотонику в качестве решения этой проблемы, и потому проводим в жизнь исследовательскую программу, которая позволяет нам занимать передовые позиции в этой области», — заявил заслуженный инженер-исследователь корпорации Intel Кевин Кан (Kevin Kahn).
Испытания опытного образца оптического модуля памяти показали, что для доступа к памяти сервера может использоваться не электричество, а свет.
Группа под руководством ведущего исследователя Intel в области оптики Дрю Элдуино (Drew Alduino) занимается созданием системы оптической связи между процессором и памятью для платформ Intel. Уже создана тестовая платформа на базе полностью буферизованной памяти FB-DIMM, на которой загружается и запускается Microsoft Windows. Действующий опытный образец является доказательством возможности подключения памяти к процессору с помощью оптических линий связи без ущерба для производительности системы.
Создание коммерческой версии подобного решения несет огромные преимущества для пользователей. Оптические системы связи позволят устранить узкое место, связанное с разницей в пропускной способности памяти и скоростью процессора, и повысить общую производительность вычислительной платформы.
■ От исследований – к реализации
В лаборатории Photonics Technology Lab, которой руководит заслуженный инженер-исследователь корпорации Intel Марио Паниччиа (Mario Paniccia), было доказано, что все компоненты для оптических коммуникаций – лазер, модулятор и демодулятор – можно изготовлять из полупроводников на базе имеющихся производственных технологий. В PTL уже были продемонстрированы важнейшие компоненты кремниевой фотоники, работающие с рекордной производительностью, включая модуляторы и демодуляторы, обеспечивающие скорость передачи данных до 40 Гбит/с.
Для реализации технологии полупроводниковой фотоники необходимы шесть основных компонентов:
- лазер, испускающий фотоны;
- модулятор для преобразования потока фотонов в поток информации для передачи между элементами вычислительной платформы;
- волноводы, играющие роль «линий передачи» для доставки фотонов к местам назначения, и мультиплексоры для объединения или разделения световых сигналов;
- корпус, особенно необходимый для создания сборочных технологий и недорогих решений, которые можно будет использовать при массовом производстве ПК;
- демодулятор для приема потоков фотонов, несущих информацию, и их обратного преобразования в поток электронов, доступный для обработки компьютером;
- электронные схемы для управления этими компонентами.
Вопрос реализации всех этих компонентов оптической связи на базе полупроводниковых технологий повсеместно признан важнейшей исследовательской проблемой, решение которой приведет к огромному техническому прорыву. Лаборатория PTL уже установила ряд мировых рекордов, разработав высокопроизводительные устройства, модуляторы, усилители и демодуляторы, обеспечивающие скорость передачи данных до 40 Гбит/с. В течение следующих пяти лет корпорация Intel будет искать пути для интеграции этих компонентов в реальную продукцию.
В области полупроводниковой фотоники Intel уже вышла на финишную прямую. Исследования в области интеграции оптических элементов уже перешли от стадии научных или технологических разработок к этапу создания коммерческой продукции. Исследовательская группа теперь занимается определением возможностей и спецификаций для проектирования новаторской продукции на базе этой революционной технологии. В конечном счете специалисты Intel создают опытные образцы и тесно сотрудничают с подразделениями, занимающимися разработкой различных видов продукции, чтобы ускорить внедрение новой технологии.
Кроме собственной деятельности, корпорация Intel финансирует некоторые наиболее перспективные исследования в этом направлении вне CTG - в частности, сотрудничает с Калифорнийским университетом в Санта-Барбаре, который занимается разработкой гибридного полупроводникового лазера. В лаборатории PTL также проходят стажировку талантливые выпускники различных университетов из других стран.
Ведущий исследователь Intel в области оптики Ричард Джонс (Richard Jones) считает: «На текущую перспективу перед нами стоят две важнейшие задачи по реализации проекта гибридного полупроводникового лазера. Во-первых, мы должны перенести опытное производство гибридных лазеров из Калифорнийского университета на завод Intel. Во-вторых, нам предстоит объединить гибридный лазер, высокоскоростной полупроводниковый модулятор и мультиплексор, чтобы доказать, что мы можем создать единый оптический передатчик на базе производственной технологии, совместимой с CMOS».
Внедрение технологий кремниевой фотоники будет включать разработку новых производственных процессов для изготовления лазеров в крупносерийных масштабах. Успехи корпорации Intel в области фотоники позволят ей существенно опередить потенциальных конкурентов. Лаборатория PTL уже зарегистрировала около 150 патентов. Самые престижные издания, такие как Nature, отметили небывалые достижения специалистов Intel. Кроме того, в 2007 году корпорация Intel была удостоена награды EE Times ACE Award за самую перспективную новую технологию.
■ В погоне за фотонами
В отличие от имеющихся прочно устоявшихся и отработанных десятилетиями процессов производства транзисторов, технология создания элементов для полупроводниковой фотоники является полностью новой. На пути ее внедрения стоят определенные проблемы: оптимизация устройств, повышение надежности конструкции, отработка методологии испытаний, обеспечение энергоэффективности, разработка сверхминиатюрных устройств.
Чтобы новые компоненты можно было использовать на практике, специалисты PTL должны убедиться в том, что оптические компоненты удовлетворяют исключительно высоким критериям надежности, принятым в производстве вычислительной техники. В оптической промышленности строгие стандарты надежности разрабатывались десятилетиями. В соответствии с ними перед началом серийного выпуска новой продукции требуются месяцы испытаний. Если в процессе этих длительных испытаний будут выявлены проблемы, их исправление и повторное тестирование могут значительно задержать выход продукции на рынок.
Одной из важнейших проблем является оптимизация, ведь лаборатория PTL разрабатывает оптические устройства для массовой вычислительной техники. Пока нет другой подобной продукции, стандартов и других точек отсчета, инженеры, разрабатывающие новый технологический процесс, сами ищут решения, наилучшим образом удовлетворяющие потребности компьютерных применений.
В настоящее время группа исследователей лаборатории PTL, относительно небольшая по меркам фотоэлектроники, постепенно переключается на коммерциализацию решений полупроводниковой фотоники и рассчитывает, что массовое внедрение этой невероятной технологии может начаться уже в 2010 году.
Группа специалистов по оптике из подразделения Digital Enterprise Group (DEG) под руководством Виктора Крутала (Victor Krutul) занимается разработкой приложений, которые обеспечат базу для становления новой технологии. «Мы верим, что благодаря освоению оптических коммуникаций продукция Intel и дальше будет соответствовать закону Мура», — говорит Крутал.
Когда для переноса информации между компонентами одной вычислительной платформы и между разными системами будут использоваться не электроны, а фотоны, свершится очередная компьютерная революция. Ведущие производители электронной техники во всем мире уже подключились к этой гонке, стремясь получить конкурентные преимущества. Значимость новой технологии можно сравнить с изобретением интегральных схем. Специалисты корпорации Intel лидируют в этих исследованиях и в разработке компонентов на базе полупроводниковой фотоники.

28 февраля 2008 г. — Исследователи IBM представили прототип технологии, которая позволит создавать коммуникационные каналы с высокой пропускной способностью и низким энергопотреблением для всех разновидностей компьютеризированных систем – от суперкомпьютеров до сотовых телефонов. Эта технология сможет коренным образом изменить возможности и условия доступа, использования и обмена информацией между людьми.
Новая технология, которая использует для передачи информации свет вместо проводов, способна обеспечивать, к примеру, обмен данными на скоростях 8 триллионов бит (или 8 терабит) в секунду – что эквивалентно передаче приблизительно 5000 видеопотоков высокой четкости – потребляя при этом количество электроэнергии не более чем расходует одна 100-ваттная лампочка.
Такой вид коммуникаций высокой пропускной способности существенно повышает энергетическую эффективность центров обработки данных и ускоряет обмен и совместное использование больших массивов данных – независимо от того, обрабатывают ли ученные полученную в процессе исследований информацию для создания новых лекарств или прогнозирования погоды, обмениваются ли люди кинофильмами высокой четкости со своими друзьями, посылают ли врачи медицинские снимки высокого разрешения своим коллегам для оперативного уточнения диагноза в присутствие пациента или передается в потоковом режиме видеоинформация для просмотра на экране мобильного телефона.
Новая оптическая сетевая технология, которая великолепно согласуется с экологическими инициативами в области высокопроизводительных вычислений, способна обеспечивать экономию большого количества электроэнергии, потребляемой суперкомпьютерами. Так, на 100-метровом участке сети канал передачи данных на базе новой оптической технологии будет расходовать в 100 раз меньше энергии, чем современные электрические кабельные соединения, и обеспечивать в 10 раз большую экономию электроэнергии, чем коммерчески доступные сегодня оптические модули.
Прототип такой «энергетически эффективной» линии связи разработан в целях удовлетворения растущих требований к пропускной способности коммуникационных каналов для высокопроизводительных вычислительных систем с быстродействием уровня петафлопс и экзафлопс (квадриллион и квинтильон операций с плавающей точкой в секунду соответственно). Благодаря новой технологии оптические чипы и оптические коммуникационные шины не будут теперь считаться традиционными «узкими местами» на пути данных и ограничивать общее быстродействие системы.
«В прошлом году мы создали набор микросхем для оптического трансивера, который мог передавать по сети фильм высокой четкости менее чем за секунду благодаря использованию специализированных оптических компонентов и новейших технологических процессов, — говорит Клинт Шоу (Clint Schow), исследователь IBM Research, член команды, разработавшей прототип новой технологии. — Прошел всего год, и мы уже можем соединять между собой эти высокоскоростные чипы на печатных платах посредством каналов обмена данными на основе интегрированных оптических проводников высокой плотности размещения. Сегодня мы создали самый быстродействующий в мире трансивер и перевели оптические компоненты из категории уникальных узкоспециализированных устройств в категорию стандартных комплектующих, поставляемых массовыми производителями, сделав важный шаг к коммерциализации технологии».
Новая оптическая сетевая технология может применяться в самых разнообразных компьютеризированных устройствах – от сотовых телефонов до суперкомпьютеров – и разных экономических отраслях – от потребительской электроники до здравоохранения. Вот лишь несколько областей практического применения этой технологии:
■ Видеоконтент высокой четкости — Видео высокой четкости (high-definition, HD) становится все более распространенным, и новая оптическая сетевая технология позволит быстро обмениваться HD-фильмами по сети и повсеместно пользоваться услугами «видео по запросу» (video on-demand) благодаря значительному увеличению пропускной способности видеосерверов. Web-сайты, предлагающие видеоконтент, смогут использовать новую технологию для практически мгновенного доступа к базам данных с миллионами фильмов и видеоклипов высокой четкости, ускоряя обслуживание по запросам пользователей. Оснащение ноутбуков, mp3-проигрывателей, HD-видеопроигрывателей и карманных компьютеров портом для передачи оптических данных позволит записывать и воспроизводить HD-видеоконтент на внешних экранах с высоким разрешением.
■ Медицинские исследования и лечение больных — Врачи и ученые смогут посылать по сети медицинские изображения высокого разрешения – подобно цифровым снимкам, полученным методом магнитно-резонансной томографии (MRI) или компьютерной томографии сердца (heart scan), которые представляют собой файлы большого размеры – для анализа в реальном времени и трехмерной визуализации.
■ Потребительская электроника — Различные варианты технологии оптических межсоединений могут найти применение в широком спектре потребительских товаров. Так, например, один чип сотового телефона может быть установлен на базовой плате, где смонтированы его основные электронные компоненты, а другой чип может быть установлен непосредственно у дисплея телефона, что позволит мгновенно выводить на экран изображения, загруженные в телефон в виде больших файлов, и даже воспроизводить на экране видеопотоки высокой четкости в реальном времени. Одно из преимуществ здесь, в частности, состоит в том, что новая технология позволяет упростить конструкцию мобильных «телефонов-слайдеров» (у которых корпус дисплея перемещается относительно корпуса телефона), поскольку передача данных между экраном и основным электронным блоком осуществляется по световому каналу, а не по проводам.
■ Межсоединения с высокой пропускной способностью для суперкомпьютеров — Высокая пропускная способность внутренних каналов обмена данными чрезвычайно важна для суперкомпьютеров с массовым параллелизмом, и применение здесь новой оптической технологии позволит, например, ускорить молекулярно-динамические расчеты, повысить точность прогнозирования погоды и моделирования изменений климата, глубже проникнуть в тайны субъядерной физики, в частности, квантовой хромодинамики.
Прототип новой технологии, анонсированный сегодня учеными IBM, представляет собой самую быстродействующую в мире и самую интегрированную оптическую шину данных, которая может быть использована для соединения в единую систему беспрецедентного количества высокопроизводительных компьютеров.
Краткое техническое описание энергетически эффективной оптической сетевой технологии IBM
В печатных платах с оптическими электронными элементами – или "Optocards", «оптоэлектронных платах» – в качестве электрических проводников между передатчиками и приемниками сигналов применяется массив полимерных оптических волноводов с малыми потерями. Шина данных, построенная на основе таких оптоэлектронных плат, не только формирует большое число высокоскоростных внутренних коммуникационных каналов, но также «тесно» объединяет их на плате, позволяя достичь беспрецедентно высокой плотности монтажа – каждый отдельный волноводный канал тоньше человеческого волоса. Высокая плотность монтажа очень важна для электронного устройства, поскольку допускает интеграцию гибридных элементов в микросхеме, что, в свою очередь, позволяет создавать высокоинтегрированные оптоэлектронные модули или «опточипы» ("Optochip").
Опточип представляет собой многоэлементную трехмерную сборку, созданную стандартным методом планарного монтажа – технологии, широко используемой в массовом производстве электронных чипов, при которой установка микросхем и пассивных элементов на печатную плату осуществляется без использования сквозных монтажных отверстий. Шина данных с пропускной способностью 10 Гбит на канал является первым в мире (из когда-либо демонстрировавшихся сетевых устройств) интегрированным межмодульным 32-канальным оптическим интерфейсным адаптером на электронной печатной плате. Потребность в широкополосных световых коммуникационных каналах обмена данными между чипами или электронными модулями многие десятилетия широко обсуждалась в технической литературе, где приводились примеры отдельных компонентов технологии. IBM создала полнофункциональное и интегрированное решение, сделав революционный скачок в развитии технологий оптических межсоединений на уровне чипа. Доказывая возможность практической реализации параллельных оптических каналов высокой плотности монтажа, IBM приближает перспективу реального массового производства разнообразных электронных устройств с высокопроизводительными оптическими соединениями между чипами.
Наряду с оптической шиной данных, IBM также разработала оптический трансиверный модуль (приемопередатчик) с большим числом параллельных каналов и повышенным быстродействием, объединяющий 24 передатчика и 24 приемника, каждый из которых работает со скоростью 12,5 Гбит/с. Таким образом, суммарная двунаправленная скорость обмена данными достигает беспрецедентного значения в 300 Гбит/с, что вдвое превышает быстродействие устройств предыдущего поколения. В сравнении с существующими коммерчески доступными сетевыми оптическими модулями, новый трансивер демонстрирует десятикратно большую пропускную способность при десятикратно меньших габаритах и сопоставимом энергопотреблении. Для поддержки возможности экономически выгодного массового производства новый трансивер использует стандартные 850-нанометровые плоскостные лазеры с вертикальным резонатором (850-nm vertical-cavity surface emitting laser, VCSEL), представляющие собой высокоскоростную версию недорогой технологии, которая применяется в компьютерных оптических мышах. Сконцентрировавшись на создании инновационных решений, сочетающих экономически эффективные и энергосберегающие технологии, такие как лазеры VCSEL и КМОП-чипы (микросхемы комплементарной структуры «металл-оксид-полупроводник»), специалисты IBM Research подготавливают почву для широкого распространения в будущем оптических коммуникационных технологий.
Исследования IBM в области технологий оптических коммуникаций со сверхвысокой полосой пропускания имеют свою длинную историю; и нынешний прорыв был достигнут в рамках запущенной в 2003 году исследовательской программы, финансируемой DARPA – Управлением перспективных исследований Министерства обороны США. Одна из задач, поставленных перед исследователями, состояла в демонстрации возможности практической реализации соединений между чипами на печатной плате посредством интегрированных в плату полимерных волноводов. Детали этой работы будут представлены на двух презентациях, которые пройдут на ежегодной конференции по оптическим коммуникациям 2008 Optical Fiber Communications Conference в городе Сан-Диего, штат Калифорния. Презентацию по теме "300-Gb/s, 24-Channel Full-Duplex, 850-nm, CMOS-Based Optical Transceivers" («24-канальные полнодуплексные 850-нанометровые оптические трансиверы на базе КМОП-технологии с суммарным быстродействием 300 Гбит/с») проведет 25 февраля Клинт Шоу (Clint Schow), а презентацию по теме "Chip-to-Chip Board-Level Optical Data Buses" («Оптические шины данных между чипами на печатной плате») проведет 28 февраля Фуод Доани (Fuad Doany). Команда, которая разработала оптическую шину данных и технологию оптического трансивера, объединяет специалистов из международных исследовательских лабораторий IBM. В список коллектива авторов этих презентаций вошли: Дж. Кэш (J. Kash), К. Бакс (C. Baks), Д. Кучта (Kuchta), П. Пепелжигоски (P. Pepeljugoski), К. Цанг (C. Tsang), К. Патель (C. Patel), Н. Руис (N. Ruiz), Р. Нортон (R. Horton), Дж. Никербокерс (J. Knickerbocker), Р. Бадд (R. Budd), Ф. Либч (F. Libsch), Р. Дангель (R. Dangel), Ф. Хорст (F. Horst) и Б. Оффрейн (B. Offrein).

Властелины закольцованного света. Кремниевая фотоника переживает эпоху Ренессанса – громкие анонсы из лабораторий Intel следуют один за другим. Прошло всего три года с момента объявления Intel о создании первого в мире гибридного лазера непрерывного действия на основе кремния по стандартной полупроводниковой технологии Intel. И вот в конце февраля 2008 г. в престижном научном издании Nature Photonics была опубликована статья «Каскадный кремниевый лазер на основе эффекта Рамана», явившая миру очередной прорыв инженеров Intel в области кремниевой фотоники. Инженеры корпорации продемонстрировали действующий образец каскадного кремниевого лазера на основе эффекта Рамана, способного усиливать излучение лазера на другой длине волны, что уже сегодня может применяться для исследования содержания газов и водяных паров в атмосфере в экологических и промышленных целях.
А началось все в тот момент, когда исследователи корпорации Intel и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре смогли объединить светоизлучающие способности фосфида индия со способностью кремния проводить свет и создали единый гибридный кристалл, при приложении напряжения к которому элементы из фосфида индия начинали генерировать поток фотонов – свет с определенной длиной волны, передающийся по кремниевому волноводу и образующий непрерывный лазерный луч. Конструкция волновода имела существенное значение для того, чтобы обеспечить необходимую производительность и длину волны такого лазера. Таким образом был разработан первый в мире гибридный лазер, для изготовления которого использовались стандартные для кремниевых микросхем производственные процессы.
Важнейшим технологическим приемом при производстве таких устройств являлось использование низкотемпературной кислородной плазмы (электрически заряженного газообразного кислорода) для создания тонкой окисной пленки толщиной всего около 25 атомов на поверхностях обоих материалов. При нагревании и прижимании двух материалов друг к другу слой окиси выполняет функцию «прозрачного клея», обеспечивая сплавление фосфида индия и кремния в единый кристалл.
Разработка гибридного лазера была подкреплена другими достижениями корпорации Intel на пути выполнения ее долгосрочной исследовательской программы по созданию устройств кремниевой фотоники с использованием стандартных производственных процессов. В 2004 году исследователи корпорации Intel впервые продемонстрировали кремниевый оптический модулятор с полосой пропускания более 1 ГГц, что в 50 раз превышало возможности предыдущих образцов кремниевых модуляторов. В 2005 году инженеры Intel также впервые продемонстрировали, что кремний может служить для усиления потока фотонов при использовании внешних источников света. Это позволило создать однокристальный лазер с постоянной длиной волны на основе эффекта Рамана.
Суть эффекта Рамана состоит в том, что при поглощении фотонов атомами, из которых образован кристалл, вторичное излучение состоит из фотонов с бóльшей длиной волны. Иными словами, подпитывая лазер потоком фотонов с одной длиной волны, луч лазера можно усиливать практически на любой другой длине волны – это особенно важно при повышении спектральной плотности линий связи. Другое достоинство такого лазера - невысокий по сравнению с традиционными лазерами уровень тепловых потерь. Рамановские лазеры и оптические усилители уже довольно давно применяются в индустрии оптических коммуникаций, однако там для достижения необходимого коэффициента усиления требуются километры оптоволокна. В кремнии же данный эффект проявляется примерно в 10 000 раз сильнее. Наконец, индивидуальная сборка и настройка лазеров на основе фосфида индия, которые сегодня широко применяются в телекоммуникационном оборудовании, стоят дорого и создают препятствия на пути организации бюджетного серийного производства таких устройств для нужд цифровой индустрии.
До лазера, созданного в лабораториях Intel, рамановское усиление в кремниевых структурах удавалось получить лишь для очень коротких импульсов - не более нескольких наносекунд. Проблема в том, что электроны, освобождаемые энергией проходящего сквозь кристалл излучения, сами же и поглощают это излучение. Для преодоления проблемы «двухфотонного поглощения» была использована специфическая полупроводниковая методика – на пути лазерного луча создавались области с положительным зарядом, оттягивающие «паразитные» электроны.
В первом кремниевом рамановском лазере Intel входные длины волн фотонов составляли от 1548 до 1558 нм с интервалом 2 нм; длина волны выходного излучения находилась в диапазоне от 1683 до 1696 нм. Суть нового, нынешнего изобретения Intel – каскадного гибридного лазера на основе эффекта Рамана - состоит в том, что выходное излучение можно вновь направить на подпитку того же самого лазера, и его длина волны на выходе опять увеличится, на сей раз уже до 1850 нм, а при третьем проходе – до 2050 нм и так далее. Инженеры Intel продемонстрировали двухкаскадный образец, однако не за горами создание образцов и с большим числом каскадов (теоретически их число можно довести до шести).
Каскадные рамановские лазеры уже довольно давно известны, однако до сих пор они делались на основе оптических волокон, где с увеличением длины волны излучения резко возрастают потери. В кремниевом же лазере можно обеспечить небольшие потери энергии излучения при возрастании длины волны вплоть до 6000 нм, или 6 микрон. Кроме того, кремниевые лазеры дешевле, не боятся нагрева и вообще – прочнее и устойчивее.
Но самое главное достоинство каскадного лазера – то, что перевод выходной длины волны лазера в диапазон 1850 нм позволяет использовать устройство в качестве анализатора содержания различных газов и водяных паров в атмосфере. Например, характерная линия поглощения для водяного пара находится в области 1847 нм, а для метана – в области 1687 нм. Лазеры, работающие в диапазоне длин волн около 2 микрон, были известны и раньше, но до открытия Intel это были громоздкие и дорогие приборы, а теперь их цена и размеры уменьшились в тысячи раз, не говоря уже о других преимуществах. Имея в своих руках дешевое и простое устройство на основе кремниевого каскадного лазера, можно мерить содержание одновременно метана и водяного пара в атмосфере. Это пригодится и для контроля окружающей среды, и для биохимических анализов, и для оценки промышленного производства. Особенно полезным это изобретение видится в свете нарастающего интереса к проблемам глобального потепления, ведь выброс единицы объема метана в атмосферу Земли сказывается на «парниковом эффекте» в 25 раз сильнее, чем выброс такого же количества двуокиси углерода.
Наконец, революционное достижение Intel позволит устранить еще одну из преград на пути создания недорогих устройств на базе кремниевой фотоники, обладающих высокой пропускной способностью. Такие устройства смогут обеспечить эффективные внутренние и внешние соединения, которые будут использоваться при создании компьютеров и центров обработки данных будущего. Уже сегодня Intel совместно с кафедрой электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Санта-Барбаре работает с материалами на базе фосфида индия для создания новаторских оптоэлектронных устройств с пропускной способностью до 160 Гбит/с, а также разрабатывает технологии соединения разнородных материалов, которые позволят создавать новые электронные устройства с улучшенной производительностью.

17 марта 2008 г. — Ученые IBM достигли очередного выдающегося результата в решении проблемы передачи данных внутри компьютерного чипа с помощью световых импульсов вместо электронов, создав самый миниатюрный в мире нанофотонный коммутатор, площадь которого на поверхности кристалла почти в сто раз меньше площади поперечного сечения человеческого волоса.
Этот коммутационный элемент, который является важным компонентом управления потоками данных внутри микросхем следующего поколения, может значительно повысить производительность чипа при гораздо меньшем потреблении электроэнергии.
Сегодняшняя новость является продолжением серии открытий и разработок IBM в области внутренней оптической информационной шины компьютерного чипа:
В ноябре 2005 года ученые IBM продемонстрировали кремниевое нанофотонное устройство, которое способно значительно замедлять и активно контролировать скорость светового потока.
В декабре 2006 года аналогичное миниатюрное кремниевое устройство было использовано для демонстрации буферизации более 1 байта данных, закодированных посредством оптических импульсов. Это устройство требуется для создания оптических буферов внутренних оптических шин обмена данными в микросхеме.
В декабре 2007 года ученые IBM сообщили о разработке сверхкомпактного кремниевого волоконно-оптического модулятора, который преобразует электрические сигналы в световые импульсы, что также является необходимым условием реализации оптических информационных каналов в микросхеме.
«Эту новую разработку можно по праву считать еще одним важным шагом на пути создания оптической сети на уровне чипа, — говорит Юрий Власов, менеджер Исследовательского центра IBM им. Т. Дж. Уотсона (IBM TJ Watson Research Center) по кремниевым нанофотонным устройствам. — Принимая во внимание все успехи в этой области, достигнутые за последние несколько лет, очевидно, что наши ожидания и прогнозы относительно возможности реализации эффективных оптических каналов обмена данными в чипе становится все более и более реалистичным».
Анонсированное сегодня достижение является очередным значительным вкладом исследователей IBM в разработку высокопроизводительных многоядерных компьютерных чипов следующего поколения, в которых обмен данными осуществляется посредством световых импульсов, проходящих через кристалл кремния, а не посредством электрических сигналов, передающихся по медным проводникам.
В статье, опубликованной в журнале Nature Photonics, IBM сообщает о разработке кремниевого широкополосного оптического коммутатора – еще одного ключевого компонента, необходимого для реализации оптических межсоединений в микросхеме. Когда электрические сигналы преобразованы в импульсы света, это коммутационное устройство берет на себя важную функцию управления внутренним «сетевым трафиком», гарантируя, что оптические «сообщения» от одного процессорного ядра будут доставлены любому из других процессорных ядер компьютерного чипа.
Команда исследователей IBM продемонстрировала, что их нанофотонный коммутатор обладает рядом ценных характеристик, что делает его идеальным элементом для применения на «микросхемном» уровне. Во-первых, коммутатор чрезвычайно миниатюрен. На одном квадратном миллиметре можно разместить – рядом друг с другом – до 2000 таких микроустройств, что позволяет с легкостью удовлетворить требования по плотности упаковки элементов будущих многоядерных процессоров.
Во-вторых, устройство способно маршрутизировать большие объемы данных, поскольку одновременно могут коммутироваться световые потоки различной длины волны (или цветового спектра). Каждый световой сигнал определенной длины волны может «переносить» данные со скоростью вплоть до 40 Гбит/с; таким образом, оптический коммутатор может обеспечивать суммарную пропускную способность, превышающую 1 Тбит/с, что согласуется с требованиями по быстродействию обмена данными между «удаленными» процессорными ядрами компьютерного чипа. И, наконец, последнее, но не менее важное обстоятельство: исследователи IBM впервые продемонстрировали, что их оптический коммутатор способен работать в реальной среде «микропроцессора на кристалле» ("on-chip") — иными словами, в условиях, когда собственная температура чипа может меняться в широких пределах вблизи «активных точек» ("hot-spots" – ячеек памяти, к которым происходит одновременное обращение нескольких процессорных ядер); при этом активные точки «перемещаются» в зависимости от режима работы процессора в данный момент времени. По мнению ученых IBM, способность устойчиво функционировать в условиях больших температурных колебаний является одним важнейших требований, предъявляемых к внутренним оптическим сетям процессорного чипа.
Одно из наиболее актуальных направлений развития современной микроэлектронной индустрии – достижение высокой степени параллелизма вычислений путем реализации многопотокового режима, путем построения крупномасштабных многокристальных (multi-chip) систем и, в последнее время, путем увеличения числа ядер на одном кристалле. Так, например, процессор IBM Cell, которым оснащаются игровые приставки Sony PlayStation 3, содержит девять ядер в одном чипе. Поскольку требования к вычислительной производительности продолжают устойчиво расти, разработчики процессоров планируют увеличить число ядер до десятков или даже до сотен.
Такой подход к повышению вычислительной производительности, тем не менее, имеет смысл, если каждое ядро будет способно получать и передавать большие сообщения всем остальным ядрам процессора в параллельном режиме. Отдельные ядра современных многоядерных микропроцессоров обмениваются друг с другом данными по миллионам тончайших медных проводников. Эти медные межсоединения, однако, характеризуются значительной потребляемой (рассеиваемой) мощностью и неспособны передавать большие объемы данных, что требуется для эффективной работы многоядерных процессоров.
Исследователи IBM изучают альтернативное решение этой проблемы путем связывания ядер друг с другом с помощью световых импульсов внутренней оптической сети чипа, основанной на кремниевых нанофотонных интегральных схемах. Эта сверхминиатюрная «сеть на кристалле», подобно разветвленной волоконно-оптической компьютерной сети, будет обеспечивать и информационный обмен между ядрами и маршрутизацию сообщений, которые кодируются импульсами света. Предполагается, что, используя свет вместо проводов, можно передавать почти в 100 раз больше информации между процессорными ядрами и расходовать при этом в 10 раз меньше мощности, выделяя, соответственно, меньше тепла.
Отчет о проделанной учеными IBM работе, озаглавленный "High-throughput silicon nanophotonic wavelength-insensitive switch for on-chip optical networks" («Кремниевый нанофотонный коммутатор с высокой пропускной способностью и поддержкой светового потока любой длины волны, предназначенный для использования во внутренних оптических сетях интегральной микросхемы на кристалле»), подготовленный Юрием Власовым, Уильямом М. Дж. Грином (William M. J. Green) и Фэннянь Ся (Fengnian Xia) из научно-исследовательского центра IBM им. Т. Дж. Уотсона (IBM TJ Watson Research Center; Йорктаун Хейтс, штат Нью-Йорк), будет опубликован в апрельском номере журнала Nature Photonics за этот год. Данная работа выполнялась при поддержке Управления перспективных исследований Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) в рамках программы "Slowing, Storing and Processing Light" («Замедление, хранение и обработка света»).

29.07.2008. "Новости", пресс-конференция Директора Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова РАН Владимир КУЗНЕЦОВА на тему: «Солнце и его влияние на Землю: вымысел и реальность», приуроченной к солнечному затмению 1 августа. В ходе встречи с журналистами подробно рассказано о затмении, как физическом явлении, особенностях затмения нынешнего года, влиянии Солнца и его активности на Землю, ее жителей, природу и технику.

7 декабря 2008 г. – Исследователи корпорации Intel осуществили очередной прорыв в области кремниевой фотоники (Silicon Photonics), установив мировой рекорд производительности с помощью системы на базе кремниевого лавинного фотодиода (Avalanche Photodetector, APD), обеспечивающего сокращение затрат и повышение быстродействия по сравнению с другими серийно выпускаемыми оптическими устройствами. Результаты исследований опубликованы сегодня в журнале Nature Photonics.
Кремниевая фотоника – перспективная развивающаяся технология, в которой обычный кремний используется для передачи и приема оптической информации между компьютерами и другими электронными устройствами. Эта технология поможет удовлетворить потребности в пропускной способности будущих вычислительных приложений с высокой интенсивностью обработки данных (таких как системы удаленного медицинского обслуживания и реалистичные трехмерные виртуальные миры).
Сверхбыстрая передача данных будет необходимым условием для работы компьютеров будущего, оснащенных многоядерными процессорами. Технология передачи данных на базе кремниевой фотоники также позволит создавать недорогие высокопроизводительные крупносерийные вычислительные системы. Это достижение основано на предыдущих открытиях Intel, таких как высокоскоростные кремниевые модуляторы и гибридные кремниевые лазеры. Совместное использование этих технологий может привести к созданию цифровых устройств совершенно новых типов, обладающих гораздо большей производительностью по сравнению с производительностью устройств, доступных сегодня.
Группа под руководством исследователей Intel разработала кремниевый лавинный фотодиод – исключительно чувствительный фотодетектор, позволяющий обнаруживать световое излучение и усиливать слабые световые сигналы, направленные на кремниевый приемник. При разработке этого устройства APD использовались кремниевые элементы и технологии CMOS. Добротность усилителя допускает работу на частотах до 340 ГГц – это наилучший результат из когда-либо достигнутых на APD. Новое устройство позволяет создавать недорогие оптические линии со скоростью передачи данных 40 Гбит/с и выше.
Впервые опытным путем доказано, что технология кремниевой фотоники может обеспечивать более высокое быстродействие по сравнению с быстродействием традиционных, более дорогих оптических материалов, таких как фосфид индия.
В ходе исследования корпорация Intel активно сотрудничала с представителями IT-индустрии и научного сообщества. В финансировании проекта приняло участие Агентство перспективных исследований МО США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA). Разработкой производственного процесса и обработкой материалов занималась компания Numonyx, лидирующий производитель памяти на базе технологий NOR, NAND, RAM, а также энергонезависимой памяти с фазовым переходом.
«Это достижение – хороший пример сотрудничества Intel и Numonyx, – признал Йонатан Уонд (Yonathan Wand), вице-президент Numonyx по производству и директор завода Intel Fab1. – Мы намерены расширять это сотрудничество, чтобы добиться новых научных успехов в области кремниевой фотоники».
Специалисты по лавинным фотодиодам профессор Университета штата Вирджиния Джо Кампбелл (Joe Campbell) и профессор отделения Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Джон Бауэрс (John Bowers) проводили консультации и участвовали в испытаниях. «В этом лавинном фотодиоде используются исключительные возможности кремния для высокочастотного усиления, позволяющие создать оптическую технологию мирового класса, – поделился Бауэрс. – Мы были счастливы участвовать в создании такого устройства и будем продолжать работать вместе с Intel, чтобы реализовать весь потенциал кремниевой фотоники».

20-23 апреля 2009 г., 4-я международная специализированная выставка лазерной, оптической и оптоэлектронной техники.
Специалисты отрасли и конечные потребители увидят все самое лучшее в лазерно-оптической отрасли: лазерные источники излучения и комплектующие; оптические материалы, технологии их обработки; оптические элементы, узлы и системы; оптоволоконную технику; лазерное оборудование для резки, сварки, маркировки и других технологий обработки материалов; лазерно-оптическую контрольно-измерительную аппаратуру; оборудование технического зрения, сенсоры, детекторы; приборы ночного видения, оптические и лазерные прицелы; оптоэлектронику, нанофотонику; оптические системы регистрации, хранения, обработки и передачи информации; биомедицинское оборудование на основе фотонных технологий; лазерную медицину; фотоэлектронику, солнечную энергетику; дисплеи, оборудование для световых шоу.
В экспозиции будут представлены светодиоды, светотехника, системы подсветки и освещения; голографическое оборудование и материалы; лазерные технологии в рекламе, производстве сувениров; лазерно-оптическая аппаратура для обеспечения безопасности; аппаратура и оборудование для научных исследований; сервис лазерно-оптической аппаратуры; инновационные центры, центры трансфера технологий; подготовка кадров, информационное обеспечение.
В выставке принимают участие 115 компаний из 12 стран: Великобритании, Германии, Китая, Литвы, Нидерландов, Республики Беларусь, России, США, Украины, Швейцарии, Швеции, Японии.
Cвою продукцию продемонстрируют зарубежные компании, известные высоким качеством своей «фотонной» продукции. В их числе - TRUMPF (Германия), Hamamatsu photonics (Швеция), Synova (Швейцария), NP Photonics (США) и другие.
В выставке принимают участие все ведущие отечественные производители лазерно-оптической продукции, техника которых по параметру «цена-качество» уверенно конкурирует с зарубежной. Среди них - «Авеста-Проект», «Лазерный центр», «ИРЭ-Полюс», «Электростекло», «ЛОМО», «Полюс», «Спектрум Лазер», Центр лазерных технологий.
Для повышения эффективности участия экспонентов и достижения ими поставленных задач на выставке проводятся специализированные дни, предназначенные для отраслевых специалистов:
- 20 апреля – День промышленности
- 21 апреля – День науки и образования
- 22 апреля – День медицины
- 23 апреля – День рекламы и шоу-технологий
В рамках выставки предусматривается насыщенная деловая программа.
• Торжественное открытие выставки
• Научно-практическая конференция «Прорывные направления в современной фотонике»
Рабочие семинары:
• «Лазерное технологическое оборудование на рынке СНГ»
• «Сегодняшние возможности лазерной медицины»
• «Опыт внедрения лазерных технологий в сельском хозяйстве»
• «Посевное и венчурное инвестирование инновационных проектов»
Круглые столы:
• «Учебные программы отечественных ВУЗов в области фотоники. Спрос на выпускников»
• «Опыт работы отечественных учебно-научных центров со специализациями в фотонике»
• Подведение итогов 3-го конкурса ЛАС на лучшую новинку в части лазерной техники и технологий
• Организованное заседание секции ЛАС «Лазерные шоу-системы»
• Рабочая встреча НТС ЛАС с делегацией Объединения «OptecNet Deutschland»
• Презентация инновационных проектов членов ЛАС на выездном заседании Союза бизнес-ангелов России.

19-22 апреля 2010 г. 5-я международная специализированная выставка оптической, лазерной и оптоэлектронной техники.
Фотоника – быстро развивающаяся высокотехнологичная отрасль. Она находит применение буквально во всех отраслях промышленности, машиностроения, медицины и даже шоу-бизнеса. Ведущие европейские эксперты считают фотонику главной движущей силой инноваций XXI века.
На площади 3 000 кв. метров будет сформирована насыщенная новыми разработками экспозиция, наглядно демонстрирующая сегодняшние возможности лазерной техники, оптоэлектроники, оптического машиностроения. Участниками смотра станут около 130 компаний из 8 стран: Германии, Литвы, Нидерландов, Республики Беларусь, России, Украины, Финляндии, Швеции.
На стендах компаний будут представлены образцы высокоинтеллектуальных разработок – технологий пятого и шестого технологических поколений: лазерные источники излучения и комплектующие; оптические материалы, технологии их обработки; оптические элементы, узлы и системы; оптоволоконная техника; лазерное оборудование для резки, сварки, маркировки и других технологий обработки материалов; лазерно-оптическая контрольно-измерительная аппаратура; оборудование технического зрения, сенсоры, детекторы; приборы ночного видения, оптические и лазерные прицелы; оптоэлектроника, нанофотоника; оптические системы регистрации, хранения, обработки и передачи информации; биомедицинское оборудование на основе фотонных технологий; лазерная медицина; фотоэлектроника, солнечная энергетика.
Вниманию специалистов будут предложены дисплеи, оборудование для световых шоу, светодиоды, светотехника, системы подсветки и освещения; голографическое оборудование и материалы; лазерные технологии в рекламе, производстве сувениров; лазерно-оптическая аппаратура для обеспечения безопасности; аппаратура и оборудование для научных исследований; сервис лазерно-оптической аппаратуры; инновационные центры, центры трансфера технологий; подготовка кадров, информационное обеспечение.
Основными темами выставки являются «Лазерно-оптическая аппаратура для обеспечения безопасности», «Оптоэлектроника, нанофотоника», «Инновационные малые предприятия в университетах и научных центрах».
Участниками смотра являются предприятия, работающие в сфере лазерной и оптической отрасли, самостоятельные дилеры крупнейших фирм; научно-исследовательские институты и организации, занимающиеся научными разработками, сервисные центры; ведущие учебные заведения России и стран СНГ и т.д.
Cвою продукцию продемонстрируют зарубежные компании, занимающие лидирующее место в отрасли. В их числе – Hamamatsu, Standa, Ekspla, Oplatek, Ocean Optics, Jenoptik, IPG-Photonics и другие.
Российские разработчики представят различные виды лазеров, активные элементы, нелинейные кристаллы, лазерные диоды, модули и многое другое. Среди отечественных экспонентов – «Авеста-Проект», «Лазерный центр», «Лазер-экспорт», ЗАО «НИИ ЭСТО», НЦВО-Фотоника, ЗАО «Полупроводниковые приборы», ЗАО «Тидекс», «ФТИ-Оптроник», «ИРЭ-Полюс», «Ломо», «Оптосистемы», «Центр лазерных технологий», Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, ФГУП НПП «Исток», «Электростекло» и другие. Всего – более 80 компаний.
Дебютантами смотра станут компании Oplatek, ISP Optics, TBS-Technology, «ЮЕ-Интернейшрл», лаборатории «Амфора», Horiba, «Технолазер», «Активная оптика».
Основными составляющими деловой программы являются:
- Научно-практическая конференция «Фотоника: инновационный потенциал».
- Цикл круглых столов по наиболее актуальным проблемам лазерно-оптической отрасли.
- Презентации новых программ, законопроектов, изданий.
В рамках научно-практической конференции «Фотоника: инновационный потенциал» будут работать секции:
- «Становление отечественной лазерной отрасли: от фундаментальных исследований к практическим применениям».
- «Лазерные технологии 3-мерной обработки и полировки металлов».
- «Светотехника на базе светоизлучающих диодов».
- «Лазерная коррекция внешности: методики и оборудование».
- «Оптическая связь: состояние и перспективы».
- «Нанотехнологии и фотоника: взаимная необходимость».
Круглые столы будут посвящены следующим темам:
- «Стимулы инновационной активности и научно-технической деятельности в законодательствах Беларуси, России и Украины».
- «Инновационные малые предприятия в университетах и научных центрах: российский опыт».
- «Подготовка кадров для использования фотоники в практической медицине».
- «Региональные центры продвижения лазерных технологий: опыт работы и проблемы».
В рамках деловой программы состоятся презентации:
- программы Photonics 2020 Еврокомиссии;
- холдинга «Оптические системы и технологии» в составе ГК «Ростехнологии»;
- проекта технического регламента РФ «Требования безопасности лазерных устройств»;
- итогов III конкурса ЛАС на лучшую отечественную разработку в области лазеров и лазерных технологий;
- II тома сборника воспоминаний создателей отечественной лазерной техники «Как это было…»;
- тематических планов отраслевых русскоязычных периодических изданий;
- лазерной техники, предлагаемой отечественными производителями.
В рамках выставки будут организованы:
- короткие курсы «Экономика лазерной обработки материалов».
- рабочая встреча членов Коллегии национальных экспертов стран СНГ по лазерам и лазерным технологиям с участием отечественных специалистов, работающих в зарубежных лазерно-оптических центрах, которая будет посвящена обсуждению возможностей сотрудничества на международном уровне.
Первый день работы выставки будет посвящен лазерной промышленности. Второй день объявлен днем фотоники в системах контроля и управления. Третий день ознакомит специалистов с возможностями лазерной медицины. Завершит деловую программу выставки день технологий безопасности.
Наиболее важные события деловой программы:
Конкурс ЛАС, научно-практическая конференция «Фотоника: инновационный потенциал», презентация программы Еврокомиссии Photonics 2020. Презентация холдинга «Оптические технологии» в составе ГК «Ростехнологии».

 • ФОТОНИКА. МИР ЛАЗЕРОВ И ОПТИКИ-2012
С 17 по 20 апреля в павильоне № 7 (залы 1, 2) Центрального выставочного комплекса «Экспоцентр» будет работать 7-я международная специализированная выставка оптической, лазерной и оптоэлектронной техники – «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2012». Проект реализован ЦВК «Экспоцентра» и Лазерной ассоциацией.
Выставка проводится при поддержке и содействии Государственного комитета по науке и технологиям Республики Беларусь, Европейского оптического общества, Технологического центра «Объединение немецких инженеров», Физического факультете МГУ им. М.В. Ломоносова, под патронатом Торгово-промышленной палаты РФ и Правительства Москвы.
Фотоника является перспективной высокотехнологичной отраслью отечественной экономики и играет важную роль в процессе модернизации промышленности России. Проект создания технологической платформы «Инновационные лазерно-оптические и оптоэлектронные технологии – фотоника» включен в перечень технологических платформ, предлагаемых для утверждения Правительственной комиссией по высоким технологиям.
На выставке «Фотоника. Мир лазеров и оптики» можно из первых рук получить информацию о новейших лазерно-оптических разработках для различных отраслей и результатах, которые можно получить от их внедрения.
Международное качество стандартов, по которым проводится выставка «Фотоника. Мир лазеров и оптики», подтверждено не только присутствием ведущих производителей оптического и лазерного оборудования, но и присвоенными ей знаками Всемирной ассоциации выставочной индустрии (UFI) и Российского союза выставок и ярмарок (РСВЯ).
На площади 1 500 кв. метров (нетто) будет сформирована компактная, но чрезвычайно насыщенная новыми разработками экспозиция, которая наглядно продемонстрирует сегодняшние возможности лазерной техники, оптоэлектроники, оптического приборостроения. В 2012 году в смотре примут участие 149 компаний из 12 стран: Болгарии, Германии, Дании, КНР, Литвы, Нидерландов, Республики Беларусь, России, США, Украины, Франции, Швеции.
Национальные экспозиции представят компании из Германии и Китая.
Среди зарубежных дебютантов 2012 года – Northrop Grumman Aerospace Systems Cutting Edge (США), OPTRONICS (США), а так же Shenzhen LCF Technology (Китай), ONE FIVE (Швейцария), Qioptiq Photonics (Германия), Raylase (Германия), Toptica Photonics (Германия), Trioptics (Грмания), Sun creative technologies (Китай), Synrad Europe (Германия).
Среди российских участников смотра – «Лазерный центр», ООО «Центр лазерной технологии», «Лазермарк» (Элмарк), «Максвелл Фотоникс», «Уран», «Солар ТИИ» и др. Всего около 100 компаний.
На выставке «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2012» будут представлены: лазерные источники излучения и комплектующие; оптические материалы, технологии их обработки; оптические элементы, узлы и системы; оптоволоконная техника; лазерное оборудование для резки, сварки, маркировки и других технологий обработки материалов; лазерно-оптическая контрольно-измерительная аппаратура; оборудование технического зрения, сенсоры, детекторы; приборы ночного видения, оптические и лазерные прицелы; оптоэлектроника, нанофотоника; оптические системы регистрации, хранения, обработки и передачи информации; биомедицинское оборудование на основе фотонных технологий; лазерная медицина; фотоэлектроника, солнечная энергетика.
Вниманию специалистов будут предложены дисплеи, оборудование для световых шоу, светодиоды, светотехника, системы подсветки и освещения; голографическое оборудование и материалы; лазерные технологии в рекламе, производстве сувениров; лазерно-оптическая аппаратура для обеспечения безопасности; аппаратура и оборудование для научных исследований; сервис лазерно-оптической аппаратуры; инновационные центры, центры трансфера технологий; подготовка кадров, информационное обеспечение.
В рамках смотра предусматривается обширная деловая программа, подготовленная Лазерной ассоциацией. Она будет активно использована как посетителями, так и стендистами для получения информации из первых рук, поиска единомышленников в решении имеющихся проблем, для выработки нужных сообществу решений.
Впервые в рамках деловой программы Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова создаст свою экспозицию инноваций «Выставка инновационных проектов в области фотоники и физики микроволн». Будет представлен цикл исследований по нелинейной оптике, нелинейной акустике, лазерной физике и нелинейной спектроскопии, медицинской лазерной физике, физике колебаний, фотоники и микроволн.
■ Деловая программа международной специализированной выставки
«Фотоника. Мир лазеров и оптики-2012»
(Москва, ЦВК «Экспоцентр», 17–20 апреля 2012 г.)
17 апреля, вторник
10.00–11.30
Совместное заседание Координационного комитета технологической платформы «Фотоника» и Экспертного совета по развитию институтов инновационной системы, действующего при ГД ФС РФ
12.00
Официальное открытие комплекса выставок «Россия инновационная»
14.00–16.00
Открытие I Конгресса технологической платформы «Фотоника». Пленарное заседание
16.30–17.30
Круглый стол «Возможности поддержки отраслевых НИОКР в Российском фонде технологического развития»
18 апреля, среда
10.00–14.00
Сессия Конгресса «Элементная база фотоники» (зал 1)
(орг. – М.А. Лобин, С.А. Димаков)
Сессия Конгресса «Фотоника в геодезии и навигации» (зал 2)
(орг. – В.Д. Шаргородский, В.П. Васильев)
12.00–14.00
Сессия Конгресса «Лазерные технологии и методики в промышленности» (зал 3)
(орг. – В.Д. Горбач, И.В. Суздалев)
Сессия Конгресса «Оптико-электронные модули и системы» (зал 4)
(орг. – В.М. Белоконев, В.Г. Волков)
14.00–18.00
Сессия Конгресса «Фотоника в медицине и науках о жизни» (зал 1)
(орг. – И.А. Щербаков, Д.Г. Кочиев)
Сессия Конгресса «Лазерные информационные системы» (зал 2)
(орг. – А.А. Казаков, Г.М. Зверев)
19 апреля, четверг
10.00–14.00
Сессия Конгресса «Лазерные информационно-коммуникационные технологии» (зал 1)
(орг. – О.Е. Наний, В.Н. Трещиков)
Сессия Конгресса «Применение оптико-электронных технологий» (зал 2)
(орг. – Н.Н. Машников, А.С. Филонов)
12.00–16.00
Сессия Конгресса «Образование и повышение квалификации в области фотоники и ее применений» (зал 3)
(орг. – В.Н. Васильев, А.А. Шехонин)
Сессия Конгресса «Фотонные нанотехнологии» (зал 4)
(орг. – А.Г. Забродский, И.С. Тарасов)
17.00
XVIII съезд Лазерной ассоциации (зал 1)
20 апреля, пятница
10.00–12.00
Российско-китайский семинар «Меры государственной поддержки международного научно-технического и инновационного сотрудничества в КНР и РФ» (зал 1)
(орг. – Л.В. Беднякова, Чжу Сяо)
11.00–13.00
Круглый стол «Опыт организации в регионах России целевых программ, центров компетенции и научно-производственных кластеров в области фотоники» (зал 2)
(орг. – С.Н. Соколов, Е.Б. Кульбацкий)
15.00
Закрытие выставки, вручение почетных дипломов
Выставка работает с 10.00 до 18.00 часов, 20 апреля – с 10.00 до 16.00 часов. Официальное открытие состоится 17 апреля, 11.00, павильон № 7, зал 5 в рамках «России инновационной».

СОДЕРЖАНИЕ. Молекулярные и атомные квантовые генераторы СВЧ диапазона. Квантовые парамагнитные усилители. Энергетические уровни парамагнитных кристаллов. Выбор рабочего вещества для парамагнитного усилителя. Методы построения парамагнитных усилителей. Основные характеристики резонаторных квантовых усилителей. Амплитудная характеристика квантового усилителя. Собственные шумы квантового усилителя. Квантовые парамагнитные усилители бегущей волны. Шумы радиоприемного устройства с РКУ.. Оптические квантовые генераторы (ла-
зеры). Оптические резонаторы. Спектр излучения ОКГ. Селекция колебаний в оптических резонаторах. Условие равновесия амплитуд и фаз в ОКГ. Оптические квантовые генераторы на твердом теле. Рубиновые оптические квантовые генераторы. Оптические квантовые генераторы на стекле. Оптические квантовые генераторы на граните. Другие материалы для рабочего вещества твердотельных ОКГ. Источники накачки в ОКГ с твердым активным веществом. Газовые ОКГ. Атомарные гелий-неоновые ОКГ. Ионные ОКГ. Молекулярные ОКГ. Жидкостные оптические квантовые генераторы. Полупроводниковые ОКГ. Приборы управления излучением. Модуляторы света (МС). Переключатели добротности (оптические затворы), Преобразователи частоты излучения (371). Дефлекторы.
Квантовыми называют приборы, в которых для генерирования, усиления или других преобразований электромагнитных колебаний используется энергия, связанная с энергетическими квантовыми переходами частиц, входящих в единый ансамбль (атом, молекула, твердое тело, газ и др.).
Становление квантовой электроники началось с 1954 г., когда почти одновременно в СССР (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров) и США (Ч. Таунс с сотрудниками) были созданы квантовые генераторы электромагнитных колебаний. В этих генераторах впервые были использованы не электронные потоки, как в радиолампах и транзисторах, а электрически нейтральные молекулы. Эти генераторы получили название молекулярных квантовых генераторов. Следующим важным этапом явилась разработка твердотельных квантовых усилителей радиоволн (1957г.).
Интерес к квантовым генераторам и усилителям вызывался не только тем, что в их основе лежали новые способы генерирования и усиления электромагнитных колебаний, но и тем, что по ряду показателей эти приборы превосходили известные радиотехнические устройства. Квантовые генераторы являются самыми точными стандартами частоты и, следовательно, времени («атомные часы»). В этом отношении они превосходят не только лучшие кварцевые генераторы, но и астрономические эталоны. Квантовые усилители сверхвысоких частот обладают предельно высокой чувствительностью, поскольку уровень шума в них близок к теоретически возможному минимуму. Применение квантовых усилителей в приемниках позволило существенно увеличить дальность действия систем радиосвязи и радиолокации.
В 1960 г. были созданы оптические квантовые генераторы (ОКГ). Их появление позволило распространить радиотехнические методы передачи информации на оптический диапазон волн, информативная емкость которого в десятки тысяч раз больше всего диапазона радиоволн длиною от сотен метров до сантиметров.
В отличие от обычных источников света (ламп накаливания, газосветных ламп и др.) излучение оптических квантовых генераторов близко к монохроматическому. К важнейшим особенностям излучения следует в первую очередь отнести его когерентность, а также высокую направленность, позволяющую получить высокую пространственную концентрацию энергии в луче. Эти свойства имеют исключительно важное значение для повышения помехоустойчивости радиосистем, их разрешающей способности и точности определения координат.
В литературе часто квантовые генераторы и усилители СВЧ диапазона называют мазерами, а квантовые приборы оптического диапазона — лазерами. Оба эти термина являются аббревиатурами английских фраз, кратко характеризующих принцип действия этих приборов: усиление сверхвысокочастотных или световых колебаний с помощью индуцированного излучения.
Принцип действия квантовых приборов. Из квантовой механики известно, что энергия элементарных частиц в ансамбле может принимать лишь вполне определенные дискретные значения, т. е. занимать определенные энергетические уровни или энергетические состояния.
В состоянии термодинамического равновесия частицы в ансамбле стремятся занять наиболее низкие энергетические состояния. Переход частицы с одного энергетического уровня на другой возможен лишь при условии, что этот переход разрешен законами квантовой механики. Разрешенный переход с низкого уровня на более высокий энергетический уровень частица может совершить, лишь получив извне необходимую энергию.
Разность энергий, соответствующих двум соседним энергетическим уровням, может быть различной. Различны поэтому и частоты излучаемых или поглощаемых электромагнитных колебаний при переходе с одного энергетического уровня на другой.
Для изолированных атомов энергетические зазоры достаточно велики. Так, разность энергетических состояний валентных электронов соответствует излучению или поглощению колебаний с частотой, лежащей в диапазоне видимого света. Энергетические зазоры между уровнями электронов внутренних оболочек еще больше; переходы этих электронов сопровождаются рентгеновским излучением.
Широкий диапазон энергетических зазоров наблюдается и в энергетических спектрах молекул, где наряду с энергетическими зазорами, характерными для атомов и соответствующими видимому, ультрафиолетовому и рентгеновскому излучению, наблюдается широкий энергетический спектр, связанный с колебаниями отдельных атомов в молекуле и вращательными движениями атомов и молекулы в целом. Энергетические зазоры между уровнями соответствуют частотам инфракрасного излучения и сверхвысоким частотам диапазона радиоволн.
Еще богаче энергетический спектр твердого тела, где, как известно, расщепление энергетических уровней отдельных атомов при их объединении в кристалл приводит к образованию энергетических зон, содержащих большое число дискретных энергетических уровней и разделенных между собой запрещенными зонами — энергетическими промежутками, не содержащими разрешенных энергетических состояний. В полупроводниках, как известно, ширина запрещенной зоны между зоной проводимости и валентной зоной измеряется десятыми долями или несколькими электронвольтамн. Поэтому частоты излученных колебаний при переходе из зоны проводимости в валентную зону должны лежать в длинноволновой части оптического диапазона или в инфракрасной области.
Внесение в химически чистый полупроводник примесей иного вещества обогащает энергетическую диаграмму новыми локальными уровнями примесных атомов, которые могут располагаться в запрещенной зоне. Появляются возможности энергетических переходов между локальными уровнями или обмена частицами между этими уровнями и разрешенными зонами. Подобные переходы используются, в частности, в рубиновом лазере. Совокупность энергетических уровней ансамбля частиц (атома, молекулы, твердого тела и др.) называют энергетическим спектром этого ансамбля.
Энергию в квантовых системах принято выражать в электронвольтах, или в волновых числах, характеризующих количество длин волны излучения, укладывающихся в одном сантиметре. Из книги "Справочник по элементам радиоэлектронных устройств"

Люминфорная промышленность России была представлена на выставке «Химия-2001» ставропольским ЗАО НПФ «Люминофор». Это предприятие образовано в 1998 г. на базе созданного в 1964 г. Всесоюзного научно-исследовательского института люминофоров и особо чистых веществ. Научно-техническая стратегия предприятия привела к тому, что со второй половины 80-х годов значительный объем отечественной промышленной номенклатуры люминофорной продукции базируется на разработках НПФ. «Люминофор» совмещает в своей деятельности научные исследования, технологические разработки и производство неорганических люминофоров (светосоставов) всех основных классов: фото-, катодо-, электро- и рентгенолюминофоров. Несколько примеров продукции НПФ.
Люминофоры для цветного телевидения. Преобразуют Уф-излучсние 10-30 эВ в видимый свет; применяются в качестве «зеленого», «синего» и «красного» компонентов люминесцентного экрана цветных кинескопов.
Люминофоры для газоразрядных индикаторных панелей. Преобразуют ВУФ-излучсния инертных газов в видимый свет. Выпускаются зеленого, красного и синего цветов излучения и могут быть применены для отображения видеоинформации газоразрядными панелями (газоразрядные панели с предлагаемыми люминофорами могут работать в диапазоне температур от -50 до +85°С).
Люминофоры для белых еветоизлучающих диодов. Преобразуют синее излучение светоизлучающего диода в более длинноволновое излучение с целью получения твердотельного источника белого света с различными цветовыми температурами. А. Барсуков, журнал "ТКТ", № 12, 2001 г. (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник)

ЛАЗЕР С НАКАЧКОЙ УЛЬТРАКОРОТКИМИ ИМПУЛЬСАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ (К. В. Бережной, А. С. Насибов, П. В. Шапкин, Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, Москва; А. Г. Реутова, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин, Институт электрофизики УрО РАН, Екатеринбург); ULTRASHORT HIGH VOLTAGE PULSE PUMPED SEMICONDUCTOR LASER K. V. Berezhnoi, A. S. Nasibov, P. V. Shapkin, P. N. Lebedev Physical Institute RAS, Moscow; A. G. Reutova, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin, Institute of Eiectrophysics, Ural Brunch, RAS, Ekaterinburg) По докладу на 17-й Международной научно-технической конференции «СОВРЕМЕННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ»
Под действием ультракоротких (~10^-10с) импульсов высокого напряжения в полупроводниках наблюдается эффект генерации лазерного излучения [1,2]. Применение пикосекундных импульсов позволяет значительно увеличить - напряженность и скорость нарастания электрического поля, и создать условия для усиления и генерации лазерного излучения. Лазер состоит из генератора с внутренним сопротивлением 75 ом, формирующего импульсы длительностью 100-500 пкс, амплитудой 50-100 кВ и лазерной головки с полупроводниковым образцом. Устройство лазерной головки дано на рис. 1.
Рис.1
Для достижения минимальных искажений формы импульса, лазерная головка 2 выполнена в виде отрезка 1 коаксиальной линии с волновым сопротивлением R, согласованным с передающей линией 1. Электрод 3 выполнен в виде усеченного конуса. Расстояние от вершины конуса 3 до полупроводниковой пластины 6 выбирается из условия: L< V_p*t_f, где L - расстояние между вершиной конуса и плоскостью полупроводниковой пластины 6, V_p – скорость замыкания промежутка между электродом 3 и полупроводниковой пластиной 6, t_f - длительность фронта импульса. Обычно L < 1см. Лазерная мишень (ЛМ) состоит из плоскопараллельной полупроводниковой пластины 6, изготовленной из прямозонного полупроводникового соединения, ZnSe и подложки из диэлектрического материала 5, с высокой электрической прочностью .На подложке, с целью концентрации электрического поля , сделано отверстие. Полупроводниковая пластина 6 соединяется с подложкой 5 через тонкую диэлектрическую прослойку 7 с диэлектрической постоянной близкой или равной диэлектрической постоянной подложки. Прослойка 7 необходима для исключения воздушного зазора и закрепления полупроводниковой пластины на подложке- Второй подвижной заземленный электрод 4 расположен за ЛМ. На электроде 4 имеется отверстие, которое соосно отверстию на диэлектрической подложке. Зазор между электродом 4 и подложкой 5 можно менять, При увеличении зазора величина емкости С и напряженность электрического поля в полупроводниковой пластине уменьшаются, что приводит к уменьшению мощности излучения. Для уменьшения порога начала генерации и увеличения эффективности излучения на плоскости полупроводниковой пластины наносятся отражающие диэлектрические покрытия.
Рис. 2
Параметры генератора высоковольтных импульсов выбраны из следующих условий: амплитуда импульса (А = 50-100 кВ) превышает порог генерации, длительность импульса t_i < d/v, где d  – толщина полупроводника, v - скорость распространения разряда. С учетом v ~ 10⁸ см.с^-1, d = 0.5-1 мм имеем t_i ~ (0,5-1) 10^-9 с. Если емкость между электродами 3 и 7 обозначить С, то постоянная времени заряда емкости при С = 10-20 пкФ и волновом сопротивление передающей линии R = 75 Ом, τ = R C ≤ 15 пкс., т.е. время нарастания напряжения на ЛМ практически определяется параметрами высоковольтного импульса. На рис 2. показано свечение ЛМ в режиме генерации (λ = 480 нм), с отверстием круглой формы. Полупроводниковая пластина изготовлена из селенида цинка. Диаметр отверстия 3 мм. Области генерации расположены по периметру отверстия.
Литература
1. Г. А Месяц, А. С. Насибов, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин /Люминесценция и генерация лазерного излучения в монокристаллах селенида цинка и сульфида кадмия под действием субнаносекундных импульсов высокого напряжения. // ЖЭТФ. 133. 6. 1162-1168,(2008)
2. К. А. Бережной, А. С. Насибов, П. В. Шапкин, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин. / Излучение пластин селенида цинка при возбуждении импульсным электрическим полем.// . Квантовая электроника. 38, 9,829-832 (2008)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УГЛЕРОДНОЙ ФОЛЬГИ В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА АВТОЭЛЕКТРОНОВ КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП (А. С. Лейченко, П. А. Стариков, Н. Н. Чадаев, Е. П. Шешин, Московский физико-технический институт, Долгопрудный, МО); CARBON FOIL AS FIELD EMISSION ELECTRONS SOURCE IN THE FINGER-SIZE CATHODOLUMINESCENT LAMP (A. S. Leychenko, P. A. Starikov, N. N. Chadaev, E. P. Sheshin, Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudny) По докладу на 17-й Международной научно-технической конференции «СОВРЕМЕННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ»
▪ Введение
Основой телевидения является передача визуальной информации. Для создания изображения используются различные приборы, способные менять динамически свои светоизлучающие характеристики. Например, электронно-лучевая трубка в традиционных телевизорах, системы светофильтров и поляроидов в жидкокристаллических мониторах, активные газовые ячейки в плазменных панелях, различные проекционные системы, светодиоды в экранах больших размеров и т.д. Производители постоянно стремятся улучшить рабочие характеристики этих приборов. Есть два пути развития: улучшение уже существующих технологий и концепций либо использование альтернативных явлений и приборов для преодоления ограничений, накладываемых на уже существующие. Одним из таких явлений является автоэлектронная эмиссия — испускание телом электронов при приложении к его поверхности сильного электрического поля. Автоэмиссионные катоды могут служить источниками электронов в катодолюминесцентных источниках света.
Идея использования автоэмиссионных катодов из углеродных волокон в качестве эмиттеров в катодолюминесцентных источниках света и ее реализация обсуждались в работах [1, 2, 3]. Углеродные волокна имеют ряд преимуществ относительно эмиттеров из полупроводников и металлов. Однако их применение ограничено рядом свойств волокон, таких как относительно малый эмиссионный ток (менее 1 мА), изменение эмиссионных характеристик пучка из-за отклонения периферийных волокон под действием электростатических сил, особенности изготовления катодов.
▪ Углеродная фольга
С целью улучшения характеристик приборов на основе автокатодов было предложено использовать в качестве эмиттеров более массивный и, соответственно, устойчивый к току и воздействию электростатического поля материал — углеродную фольгу (рис. 1). Данный материал, обладая высокими эмиссионными характеристиками, легко поддается обработке и способен устойчиво работать при большом токоотборе. Эти качества, в частности, необходимы для работы катодолюминесцентных ламп, когда средний ток катода достигает нескольких миллиампер. Конструкция электронной пушки и лампы в целом аналогична используемой в приборах на основе углеродных волокон [4]. После предварительных испытаний в вакуумной камере изготовлена серия катодолюминесцентных ламп.
Рис. 1. Изображения поверхности катода из углеродной фольги в РЭМ: а — до, б — после обработки лазерным излучением
▪ Испытания
На специализированном стенде осуществлены долговременные испытания ламп с периодическим измерением анодно-сеточных характеристик (АСХ).
В режиме долговременной наработки анодное напряжение составляло 10 кВ, ток катода управлялся напряжением на модуляторе. Контроль тока катода и установка модуляторного напряжения осуществлялись при помощи приложения, написанного в среде программирования LabView. Конструкция изготовленных ламп не допускает постоянный ток анода более 150÷200 мкА, т.к. в таком случае на аноде рассеивается большое количество энергии, что приводит к выгоранию люминофора. Поэтому эмиссионный ток при долговременной наработке варьировался от 100 до 200 мкА. Лампы показали стабильную работу в течение 150 часов. Отклонение модуляторного напряжения от среднего значения для стабилизации тока катода не превышало 100 В.
В ходе долговременных испытаний периодически проводилось измерение зависимости тока катода от модуляторного напряжения при различных анодных напряжениях – серии АСХ (рис. 2).
Из рис. 2,а видно, что при анодном напряжении 10 кВ управляющие напряжения для поддержания тока катода на уровне 100?200 мкА не превышают 1,5 кВ, что позволяет осуществлять управление током катода с помощью высоковольтного транзистора. На рис. 2,б представлена эволюция АСХ триода при анодном напряжении 10 кВ в ходе долговременной наработки. Незначительное изменение АСХ еще раз подтверждает стабильность эмиссионных характеристик катода.
Рис. 2. Серии АСХ: а – при различных анодных напряжениях, б – при анодном напряжении 10 кВ после различных времен наработки
Способность катодов давать миллиамперные токи испытывалась в импульсном режиме. Катоды показали стабильную работу при пиковом токе 0,5?1 мА в течение нескольких часов.
▪ Заключение
Предложена углеродная фольга для использования в качестве автокатода в катодолюминесцентной лампе. В ходе экспериментов материал показал высокие эмиссионные характеристики, стабильность геометрии катода при протекании эмиссионного тока, устойчивость к протеканию миллиамперных токов. Разработаны, изготовлены и протестированы опытные образцы откачанных приборов. Лампы показали стабильную работу и возможность управления при больших эмиссионных токах.
Литература
1. Шешин Е.П. Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов. —М.: Изд. МФТИ, 2001. C. 287.
2. Baturin A.S., Chadaev N.N., Leshukov M.Yu., Sheshin E.P. Characterizations of light sources with carbon fiber cathodes //Applied Surface Science, 215 (2003), p. 260-264.
3. Батурин А.С., Лешуков М.Ю., Шешин Е.П. и др. Эмиссионные характеристики источников света с автокатодом на основе пучка углеродных волокон //Нано- и микросистемная техника, 2004, №3, стр. 32-35.
4. Leshukov M.Yu., Sheshin E.P. New design of electron gun for field emission light sources with carbon fibers cathode //Proceedings of the IX International conference ICHMS’2005, p. 908-909.

ВОЛОКОННЫЕ ЛАЗЕРЫ В СИСТЕМАХ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ (В. Д.Смирнов, Р. В.Пронин, А. А.Самохвалов, Россия, СПб, ФГУП НИИ Телевидения); FIBER LASER IN REPRODUCTION INFORMATION SYSTEMS (V. D.Smirnov, R. V.Pronin, A. A.Samoxvalov, Russia, St. - Petersburg, SRIT) По докладу на 17-й Международной научно-технической конференции «СОВРЕМЕННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ»
В современных системах воспроизведения информации лазерная техника занимает превалирующее значение.
Исторически первыми комплексами воспроизведения информации на базе лазерной техники были достаточно сложные наземные средства [1] регистрации информации, поступающей с борта космических аппаратов (рис.1÷2). Информация поступала с телевизионно-космической аппаратуры наблюдения различных космических объектов (Луны, земной поверхности и др.). Данный вид технических средств (вариант такой космической аппаратуры был использован в бортовой фототелевизионной аппаратуре «Луна-3» [2], разработанной во ВНИИ Телевидения и успешно сфотографировавшей обратную сторону Луны) в настоящее время выделился в отдельный класс прецизионных приборов.
Следует отметить, что в гражданской аппаратуре наиболее близкие к этому типу лазерные комплексы воспроизведения информации нашли широкое применение в полиграфии [3], и, в частности, в допечатном оборудовании (рис. 3). Необходимо подчеркнуть, что теория работы этих
лазерных комплексов достаточно сложна и в силу ее специфики слабо освещена в технической литературе.
Возрастающие требования по увеличению разрешающей способности, а также требования по увеличению формата воспроизводимой информации явились основанием для создания современной универсальной аппаратуры – лазерной аппаратуры воспроизведения информации третьего поколения. Разработка такой аппаратуры стала возможной только с появлением соответствующей лазерной техники (лазеров, малогабаритных лазерных диодов, лавинных фотодиодов), новых оптико-электронных блоков управления потоком излучения (акустооптических модуляторов, акустооптических дефлекторов, микромеханических зеркальных устройств и др.) и прецизионных широкоугольных высокоразрешающих оптических систем.
Выполнимость требования увеличения разрешающей способности в современных комплексах воспроизведения информации зависит от характеристик используемых лазеров и проекционных оптических систем. Использование перспективных лазерных диодов в блоке излучателя комплексов в настоящее время не может решить данную проблему, поскольку излучение этих диодов характеризуется большой угловой расходимостью лазерного пучка и, что очень важно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Рис. 1. Принципиальная схема лазерного фоторегистрирующего комплекса воспроизведения информации телевизионной метеорологической аппаратуры 3-го поколения «Метеорит – Планета» ПЗС (авторское свидетельство на изобретение СССР «Оптико – электронное устройство для воспроизведения информации», № 1614122 с приоритетом от 05.07.88 / В. Д. Смирнов, М. М. Русинов):
I – оптико-электронные блоки управления потоком лазерного излучения; II – оптическая система Пецваля с плоским полем и сканирующим зеркалом; III – контрольный блок фокусировки лазерного излучения;
1 – лазер; 2 – акустооптические модуляторы; 3 – акустооптический дефлектор; 4 – расширитель лазерного пучка; 5 – пространственный фильтр, согласованный со спектром воспроизводимого малоконтрастного объекта; 6 – объектив плоского поля Пецваля; 7 – кадровое окно «носителя информации»; 8 – волоконный жгут; 9 – микрообъективы; 10 – матричный ПЗС
Использование специальной достаточно сложной (цилиндрической) оптики для устранения вышеуказанной расходимости лазерного пучка в лазерных диодах не только усложняет и удорожает аппаратуру, но и приводит также к аберрационному искажению в блоках воспроизведения информации конечного изображения.
Рис. 2. Принципиальная схема блока воспроизведения информации с малоконтрастного оригинала при реализации «лазерного усиления» и пространственной фильтрации сигнала [1]:
О - высокоразрешающая оптическая система переноса изображения малоконтрастного оригинала; ПВМС – пространственно-временной модулятор света (1,5 – прозрачные электроды; 2 – фотопроводник; 3 – диэлектрическое зеркало; 4 – электрооптический кристалл); ИПБ – импульсный блок питания; ПДП – поляризационный делитель пучка; П – поляризатор; РП – расширитель лазерного пучка; ОКГ – оптический квантовый генератор; ОПФИ – оптическая система пространственной фильтрации изображения; ПТК - прибор технического контроля в блоке «носителя информации»
Появление нового типа лазеров - современных волоконных лазеров позволяет [4] рассчитывать на возможность создания аппаратуры воспроизведения информации повышенного качества. В частности, для этих целей могут быть использованы как непрерывные волоконные лазеры, работающие в спектральном диапазоне 0,9–2 мкм, так и лазеры с перенастраиваемыми параметрами, эффективно работающие в широком диапазоне спектра излучения: от ультрафиолета (УФ) до инфракрасной (ИК) области спектра.
Рис. 3. Варианты экспонирования и воспроизведения изображений на «носителе информации» в допечатном оборудовании:
а – на внешней поверхности барабана; б – на внутренней поверхности барабана; в - на плоскости
Принцип возможного использования волоконных лазеров в различной аппаратуре воспроизведения информации представлен в виде схемы на рис. 4. В этой схеме используется волоконный лазер непрерывного действия средней мощности с полупроводниковой накачкой.
Основным достоинством волоконных лазеров такого типа является чрезвычайно малая величина диаметра волокна (6-8 мкм), в котором возникает лазерное излучение. В результате на выходе волоконного лазера формируется идеальный одномодовый лазерный пучок с равномерным распределением мощности. Именно это свойство позволяет сфокусировать пучок лазерного излучения в пятно малого размера со значительным увеличением глубины резкости, что чрезвычайно важно для лазерных многолучевых систем записи воспроизводимой информации. Более того, характер поляризации лазерного пучка позволяет реализовывать надежное управление излучением с помощью акустооптических блоков наиболее известного типа.
Следует также отметить, что в волоконных лазерах отсутствуют эффекты (свойственные обычным твердотельным лазерам) образования термолинз в кристалле, искажения волнового фронта, девиации луча со временем и другие дефекты. В целом, современные волоконные лазеры этого типа гарантируют высокие технические характеристики и являются идеальными преобразователями светового излучения в лазерное.
Рис. 4. Принципиальная схема блока воспроизведения информации на базе современных волоконных лазеров с полупроводниковой накачкой:
1 – сердцевина, легированная металлом (диаметр 6-8 мкм); 2 – кварцевое волокно; 3 – полимерная оболочка; 4 – внешнее защитное покрытие; 5 – лазерные диоды оптической накачки; 6 – оптическая система переноса излучения накачки на сердцевину волокна; 7 – волокно; 8 – оптическая телескопическая система; 9 – акустооптический модулятор света; 10 – высокоразрешающая фокусирующая оптическая система
Литература
1. Смирнов В. Д. Оптические и оптико–электронные системы космического технического зрения для беспилотных летательных аппаратов. - СПб.: Изд-во «Петербургский институт печати», 2006.
2. Цыцулин А. К. Телевидение и Космос.- СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003.
3. Смирнов В. Д, Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника в полиграфии.- СПб.: Изд-во «Петербургский институт печати», 2000.
4. Курков А. С., Дианов Е. М. Непрерывные волоконные лазеры средней мощности. // Квантовая электроника, 34, № 10, с.881, 2004.
5. Филипп Феру, Ли Мак-Крамб. Техника перестройки лазеров //Фотоника 3, с. 34, 2007.

ВЛИЯНИЕ РАСШИРИТЕЛЕЙ ЛАЗЕРНЫХ ПУЧКОВ НА КАЧЕСТВО ИЗОБРАЖЕНИЯ ФОТОРЕГИСТРИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ (В. Д. Смирнов, С. Е. Герсанова, Р. В. Пронин, СПб, ФГУП НИИ Телевидения); IMPACT OF THE LASER BEAMS EXPANDERS ON THE IMAGE QUALITY OF OPTICAL RECORDERS (V. D. Smirnov, S. E. Gersanova, R. V. Pronin, Russia, St. - Petersburg, SRIT) По докладу на 17-й Международной научно-технической конференции «СОВРЕМЕННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ»
Создание в классе современных оптико–электронных систем достаточно прецизионной аппаратуры воспроизведения качественных изображений (передаваемых по космическим и иным каналам связи) на базе высокоэнергетической лазерной техники требует использования весьма специфичных оптических и оптико-электронных блоков: расширителей лазерного пучка, оптико-электронных и акустооптических модуляторов, акустооптических дефлекторов, высокоразрешающих оптических проекционных систем, специальных голографических узлов, высококачественных оптических систем переноса точечного изображения и др.
Следует отметить, что конечное качество получаемого изображения зависит от результатов тщательного регулирования параметров лазерного пучка (изменения параметров в соответствии с решаемой задачей) при прохождении всего тракта, начиная непосредственно от этапа выхода пучка из лазера до момента его фокусировки на соответствующий «носитель информации» (например, фотопленку).
При этом, естественно, что на первом этапе лазерный пучок должен характеризоваться следующими предельно возможными параметрами: малой расходимостью, высокой параллельностью выходящих лучей оптической оси системы, наибольшей для необходимой длины волны и решаемой задачи мощностью, а также высокой монохроматичностью.
Наиболее важным из требуемых параметров (с точки зрения возможности получения высококачественного конечного изображения) является величина угла расходимости выходящего лазерного пучка, а также его параллельность оптической визирной оси системы аппаратурного комплекса. Возможность реализации вышеуказанных требуемых параметров зависит от достаточно сложных оптических блоков – «расширителей лазерного пучка».
Рис. 1. Принципиальная схема оптической системы лазерной аппаратуры (фирма «Linotronik») с суперрастровой записью изображения на фотоносителе:
1-лазер; 2, 3, 4, 7, 8, 11, 13 – зеркальные блоки; 5 – расширитель лазерного пучка; 6 – акусто-оптический модулятор; 9 – акусто-оптический дефлектор; 12 – выходная фокусирующая оптическая система; 14 – фотопленка; 15 – расширитель лазерного пучка; 16 – растровая линейка; 17 – кварцевый волновод; 18, 19 - фотоумножители
Поскольку описание работы, методика расчета предельных характеристик этих специфических блоков, а также влияние их характеристик на выходные характеристики аппаратуры в целом слабо отражены в технической литературе имеет смысл остановиться на данном вопросе более подробно.
Учитывая, что высококачественные оптико – электронные системы воспроизведения изображения нашли в настоящее время весьма широкое применение как в телевизионной аппаратуре, так и в достаточно специфичном (подчас прецизионном) полиграфическом оборудовании, рассмотрим принципиальные схемы наиболее распространенных их вариантов реализации.
В современных оптико–электронных системах [2] (например, в телевидении или в допечатном полиграфическом оборудовании, рис.1–3), расширители лазерного пучка обычно изменяют параметры пучка в зависимости от требуемой решаемой задачи. При этом в связи с появлением твердотельных аналогов лазеров – малогабаритных лазерных диодов эти задачи существенно разняться, поскольку в отличие от стандартных лазеров последние характеризуются большим углом (измеряемым десятками градусов) расходимости. Более того, угол расходимости в горизонтальной и вертикальной плоскостях в современных лазерных диодах различен и отличается в 2,5–3 раза.
Рис. 2. Принципиальная схема оптической системы лазерной аппаратуры (фирма «Lasercomp» ) воспроизведения изображения с высокоточным вращающимся зеркальным барабаном:
1 – лазер; 2- акустооптический модулятор; 3 – турель со светофильтрами; 4 – зеркальный расширитель лазерного пучка; 5 – призменный блок; 6 – зеркальный барабан; 7 –выходная высокоразрешающая фокусирующая оптика; 8 - фотоматериал
Влияние параметров расширителя лазерного пучка на конечное качество изображения точки (которая проектируется выходной фокусирующей оптической системой на фотоноситель) можно определить из принципиальной оптической схемы (рис. 4), представляющей в упрощенном виде ход оптических лучей в любом из вышеуказанных типов аппаратуры.
Из рисунка следует, что угол расходимости ∆α пучка из лазера определяет на выходе всей оптической системы размер пятна рассеяния d_кр. (размер диаметра «кружка рассеяния» фокусирующей оптической системы) и что чем меньше этот угол, тем меньше размер фокусируемой точки.
Рис. 3. Принципиальная схема оптической систем лазерной машины (фирма «Digiset») для воспроизведения изображений на электрофотографических пластинах:
1 – оригинал; 2 – каретка (имеет два перемещения); 3 – гелий-неоновый лазер; 4, 5, 8, 12 – зеркала; 6 – акустооптический модулятор; 7, 9 – расширители лазерного пучка; 10 – зеркальный барабан; 11 – выходная фокусирующая оптика; 13 – стекловолоконный жгут; 14 – фотоумножитель
Как известно [1], в классической оптике наименьший размер кружка рассеяния может быть получен в случае работы «идеальной» оптической системы, у которой полностью отсутствуют все виды аберраций (искажений) и когда конечное качество на выходе системы определяется только дифракционными явлениями.
В большей части оптико–электронных систем воспроизведения изображений достаточно сложные оптические системы, работающие совместно с лазерами, возможно считать достаточно близкими по их характеристикам к «идеальным». Это утверждение правомочно, так как у них отсутствуют хроматические аберрации (хроматизм положения и хроматизм увеличения), поскольку они работают в монохроматическом режиме (на одной длине волны λ). Более того, возможно практически устранить и такие полевые аберрации как кому, дисторсию, астигматизм, поскольку большей частью эти системы работают в режиме «точка на оси». Оставшаяся аберрация широкого пучка – сферическая аберрация обычно устраняется применением нескольких компонентов в фокусирующей оптической системе, находящейся на выходе всего устройства. Таким образом, полагая, что в целом оптическая система практически по своим характеристикам близка к «идеальной», определим требования к параметрам расширителя лазерного пучка на основе дифракционных явлений в оптике.
Рис. 4. Принципиальная схема оптических компонентов, определяющих конечный размер фокусируемой точки на фотоносителе лазерных машин воспроизведения изображения:
1 - лазер; ∆α – угол расходимости лазерного пучка; 2 – первый оптический компонент (объектив) расширителя; 3 – изображение точки после первого компонента; 4 – второй оптический компонент расширителя; 5 – расширенный параллельный лазерный пучок лучей; 6 – выходная фокусирующая высокоразрешающая оптическая система; 7 – кружок рассеяния (d_кр.) оптической системы; ∆α1 – значение величины предельно малого угла выхода луча, определяющего конечный размер d_кр. фокусируемой точки (размер диаметра «кружка рассеяния»)
Известно [2] , что предельно малая величина диаметра дифракционного кружка рассеяния определяется формулой:
d_кр. = 2,44 λ (F / D_ф.с.), (1)
где λ – длина волны излучения лазера;
F – фокусное расстояние проекционной оптической системы;
D_ф.с. – диаметр входного зрачка выходной фокусирующей высокоразрешающей оптической системы .
Как следует из рис. 4 отношение d_кр./ 2F определяет угол выхода луча, т. е.:
d_кр./ 2F = ∆α1, (2)
где ∆α1 – предельно малый угол на выходе системы, определяющий размер диаметра дифракционного («идеального») кружка рассеяния оптической системы.
Естественно, что в случае, если после второго компонента расширителя лазерного пучка (рис. 4) угол падения луча на выходную фокусируюшую систему 6 будет меньше или равен ∆α1 (то есть, если лазерный пучок 5 будет достаточно строго параллелен оптической оси), то дифракционное качество всей оптической системой будет реализовано и сфокусированное пятно будет наименьшим. Следовательно, обеспечение дифракционного качества при работе рассматриваемой оптической системы аппаратуры в данном случае зависит только от основных параметров и аберрационных характеристик расширителя лазерного пучка.
Основные геометрические параметры расширителя можно определить из следующих предпосылок. Поскольку расширители лазерного пучка являются с точки зрения теории классической оптики «телескопическими системами» и обычно состоят из двух объективов (каждый из которых характеризуется своим фокусным расстоянием F₁ и F₂), то угол входа лазерного пучка ∆α на первый компонент расширителя связан с углом выхода ψ из второго компонента формулой:
ψ = Г ∆α = (F₂ / F₁) ∆α, (3)
где Г – увеличение (в данном случае уменьшение) телескопической системы.
Как было указано выше для получения дифракционного качества всей оптической системы необходимо, чтобы угол выхода лазерного пучка ψ из второго компонента должен быть равен ∆α1, то есть:
∆α1 = ψ = (F₂ / F₁) ∆α. (4)
Подставляя в выражение (4) равенства (1) и (2), получаем:
(F₂ / F₁) = 1,22 λ / (∆α D_ф.с.). (5)
Таким образом, в случае необходимости получения на выходе всей системы минимального кружка рассеяния дифракционного качества выбор основных параметров расширителя лазерного пучка (фокусных расстояний первого F₁ и второго F₂ компонентов) следует определять исходя из известного угла расходимости ∆α пучка лазера и из известного размера диаметра зрачка D_ф.с. фокусирующей оптической системы. Необходимо заметить, что для получения кружка рассеяния дифракционного качества у компонентов лазерного расширителя должны быть исправлены все виды аберраций кроме полевых аберраций. При этом особое внимание должно быть обращено на устранение сферической аберрации. Более того, как следует из формулы (5) с целью уменьшения кружка рассеяния при работе данной аппаратуры желателен переход в более коротковолновую область спектра.
Литература
1. В. Д. Смирнов. Оптико – электронные сканирующие системы в печатном и допечатном полиграфическом оборудовании. СПб., издательство «Петербургский институт печати», 2004.
2. В. Д. Смирнов. Телевизионная аппаратура беспилотных летательных средств. СПб., издательство «Петербургский институт Печати», 2007.

Динамическое охлаждение ПЗС-матрицы. Технология, позволяющая сканирующим системам лучше различать диапазон цветовых тонов. Датчики постоянно определяют внешние температуру и влажность, а схема управления динамически отслеживает оптимальную температуру матрицы, то есть, минимально допустимую температуру, при которой на ней еще не осаждается атмосферная влага. Заданная температура поддерживается вентиляторами и термоэлектрическими охлаждающими элементами. (По материалам фирмы Creo)
Полупроводниковая фотоника — одно из исследовательских направлений корпорации Intel. Задача ПФ — поиск путей использования полупроводниковых компонентов и стандартных полупроводниковых технологий для создания оптических устройств. Идея состоит в том, чтобы создавать оптические конструктивные блоки, выполняющие активные функции, а не просто пассивные волноводы. Такие крошечные полупроводниковые конструктивные блоки можно будет устанавливать в оптические модули, снижая их стоимость и габариты.
В центре этих исследований — принципиально новый подход, позволяющий управлять оптическими сигналами в динамическом режиме без использования движущихся частей. Среди устройств, являющихся целью исследований — оптические фильтры, быстродействующие (10 нс) коммутаторы и сверхскоростные (свыше 1 ГГц) оптические модуляторы. На сегодняшний день в рамках исследования удалось создать целый ряд функциональных оптических устройств исключительно на полупроводниковой основе. Так, перестраиваемый оптический фильтр уже был продемонстрирован корпорацией в феврале 2002 г.: он изготовлен на обычном заводе по производству полупроводниковых КМОП-компонентов. Этот фильтр шириной в несколько микрон и длиной в пару миллиметров позволяет разделять по длинам волн сигналы в спектре DWDM.
Технология DWDM (Dence Wavelenght Division Multiplexing — плотное мультиплексирование по длине волны) позволяет поднять пропускную способность оптоволоконного кабеля, передавая по одному оптоволокну множество длин волн. Сегодня удаётся передавать на дальние расстояния несколько каналов по 10 Гбит/с каждый. В ходе эволюции оптической технологии скорость передачи данных будет возрастать до 40 Гбит/с и более. Сочетание более высокоскоростных каналов передачи и возможностей технологии DWDM позволит телекоммуникационным компаниям передавать по одному оптоволокну триллион бит в секунду — величина, превосходящая весь трафик Интернет сегодняшнего дня. А. Барсуков, журнал "ТКТ", № 3, 2003 г. (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник)

СИСТЕМА НАВЕДЕНИЯ РЕТРАНСЛЯТОРА ЛАЗЕРНОЙ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ КООРДИНАТОРОВ. Одной из актуальных проблем лазерной локации является задача передачи лазерного излучения, как правило, высокой энергетики, на значительные расстояния. Такую задачу можно осуществить с помощью ретранслятора лазерной энергии. Приемный канал ретранслятора должен осуществлять высокоточное наведение и слежение за источником лазерного излучения (базовой станцией), а передающий канал осуществлять наведение пучка на приемник (имитатор цели) и передачу на него излучения, а также слежением за ним. Помимо задач наведения и слежения такая система должна решать вопрос о минимизации потерь излучения при его прохождении через турбулентную атмосферу, т.е. должна решать задачу коррекции волнового фронта ретранслируемого излучения. Одна из оптимальных схем построения ретранслятора лазерной энергии представлена на рисунке. Из доклада Н. В. Барышникова. М. В. Вязовых, Д. Г. Денисова, И. В. Животовского, П. В. Платонова на конференции "Современное телевидение"

МКБ "Электрон". (Обзор докладов на 6-й научно-технической конференции "Современное телевидение") "Методы математической статистики в задаче обработки сигнала послесвечения люминофоров". Измерение времени послесвечения люминофоров — важный фактор в решении исследовательских задач техники ТВ, полиграфии и приборостроения, поскольку не существует единой общепринятой методики из-за большого разброса диапазона послесвечения у большинства технических люминофоров. Экспериментальными исследованиями установлено, что особую важность при изучении сигнала послесвечения люминофора имеют два параметра, ложащиеся в основу дальнейших выкладок: амплитуда максимальной яркости кривой свечения люминофора — U_m время достижения величины 5% от U_m. А. Барсуков, журнал "ТКТ", 1998 г., № 6 (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник)

Светлячки в космосе. Обнаружить жизнь на других мирах — задача соблазнительная, но нелегкая. Вне Земли живые существа могут иметь самые неожиданные формы. Как обнаружить ничтожнейшую спору, бактерию или, наоборот, колоссальную по площади пленку толщиной в одну молекулу?
...Люциферин — вещество, которое вызывает холодное свечение тел светлячков. Это его свойство проявляется лишь в присутствии знаменитого аденозинтрифосфата, обязательного спутника органической жизни: это соединение есть и в клетках бактерии и в клетках человека.
Ученые надеются, что люциферин может помочь при поисках жизни в космосе. Если на покрытую им поверхность попадет хотя бы микроскопическое живое существо, то немедленно появится свечение, обнаружить которое будет легко и человеку и приборам. Яркость свечения можно будет увеличивать во много раз электронными усилителями. Из сборника "Эврика", 1967 год

«Цветная лазерная графика». Так называлась выставка-презентация нового инновационного проекта Научно-технической фирмы «ОПТЕКС», состоявшаяся в Московской торгово-промышленной палате. Генеральным партнёром мероприятия выступил Центр научно-технического творчества «Архимед». Фирмой «ОПТЕКС» разработана новая технология лазерной обработки стекла, позволяющая говорить о появлении нового направления в декоративном искусстве — лазерной живописи. С помощью данной технологии могут быть созданы объемные цветные изображения в стекле с эффектом цветодинамики и элементами анимации.
Трехмерные картины в стекле, выполненные в данной технике, окрашены в различные цвета в зависимости от замысла художника. В этих произведениях детали механизмов могут двигаться, пламя свечи - колебаться, фигурки - шагать, хамелеон - менять цвет и так далее.
Дизайн изделий фирмы «ОПТЕКС» создаётся под руководством члена-корреспондента Российской Академии художеств, заслуженного художника России, члена московского союза художников и союза дизайнеров Ольги Победовой. С 1995 года О. А. Победова входит в число ста лучших художников мира по итогам конкурса, проводящегося заводом и музеем «Корнинг Стьюбен Гласе» под Вашингтоном.
Фирма может создавать новые дизайны по желанию заказчика. Возможности лазерной живописи могут применяться при создании различного вида сувениров, как VIP-назначения, так и светотехники массового выпуска: люстр, ночников, фонарей, световых панно, элементов мебели и интерьера, рекламы, панелей приборов и т. д. Современные изделия из оптического стекла и других прозрачных материалов, могут сочетаться с разного вида камнем, деревом, металлом.
Объемное изображение в оптическом стекле формируется за счет пробоя в нем сфокусированного лазерного излучения. В результате пробоя образуется светорассеивающая точка, необходимой формы. Цветное стекло или радужные кристаллы, представляет собой изделие, состоящее из трех обязательных компонентов: лазерного бесцветного кристалла, набора светодиодов и обрамления для укрытия светодиодов. Особенность изделий заключается в возможности обеспечения подсветки каждого фрагмента изображения нужным цветом. При этом цвет остается видным со всех сторон, а не с двух как в большинстве изделий других фирм.
«Живые» картины с многоцветным подвижным изображением не требуют внешнего освещения. Они созданы путём совмещения динамической световой электроники и скрытых архитектоник, выполненных по различным технологиям. В них (в отличие от картин, нарисованных кистью или карандашом) всегда что-то движется, меняется в цвете или освещённости - в соответствии с сюжетом, тематикой и заложенной идеей, с присущей им пластикой движения. На фото – пример такой динамической картины. А. Барсуков, для журнала "Радиолюбитель" (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник, авторские материалы которого разрешено использовать для написания таких работ, как эссе, сочинение, доклад, реферат, курсовая работа, дипломная работа, бакалаврская / магистерская работа, диссертация)

“Трёхмерное цветное изображение” - проект, представленный фирмой “ОПТЭКС” на VI Московском международном салоне промышленной собственности “Архимед-2003”. О возможности получения объёмных изображений в прозрачных материалах с помощью лазера известно достаточно хорошо, но до сих пор речь шла только о статичных изображениях. Идея “ОПТЭКС” состоит не только в модернизации цветной “точки” в стекле, позволяющей достичь эффекта анимации (скажем, машущая крыльями бабочка). Но если “точку” заставить жить очень короткое время, примерно сотую долю секунды, и не в стекле, а в жидкости или в газе, то можно получить цветное объёмное видеоизображение, причем уже не лазерное, а плазменное или электронное, в некоем большом “кубике”. А. Барсуков, журнал "ТКТ", № 5, 2003 г. (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник)

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ШУМОВЫХ ПРОЦЕССОВ. По докладу А. В. Белякова, М. Ю. Перова, А. В. Якимова (Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского) на конференции "Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments - 2005"
Представлен программный комплекс ADSViewer, разработанный в научной группе, занимающейся исследованием низкочастотных шумов полупроводниковых устройств, таких как, например, наноразмерные лазеры и светоизлучающие диоды на квантовых точках и квантовых ямах.
В целом используемая экспериментальная установка, в состав которой и входит ADSViewer, позволяет записывать и исследовать НЧ шумы, получаемые одновременно с двух каналов, например, электрические и оптические шумы светоизлучающего диода. Модулем сбора данных (АЦП) является модуль ADS224x48, который имеет ограниченные интерфейсы для работы с LabVIEW напрямую. В комплекте с данным модулем входит программное обеспечение, основными функциями которого является демонстрация текущего сигнала на входе и запись оцифрованного шума в файл в специальном бинарном формате.
Анализ полученных данных производится при помощи программного комплекса ADSViewer. Программный комплекс позволяет исследовать следующие характеристики шума:
– осциллограмму и гистограмму,
– значения первых четырех кумулянтов (среднего, дисперсии, коэффициентов асиммет-рии и эксцесса),
– спектр, биспектр, функцию бикогерентности и параметры их формы.
Для исследований корреляции и когерентности двухканальных записей разработан модуль, вычисляющий нормированный кросспектр и функцию когерентности шумов электрического и оптического каналов.
Для проверки негауссовости процесса предусмотрены такие методы, как оценка погрешности измерения интенсивности фильтрованного шума (с заданной полосой пропускания) и корреляционный тест. Корреляционный тест представляет собой оценку коэффициента корреляции между интенсивностями откликов на выходах неперекрывающихся полосовых фильтров.
Для выделения взрывного шума была применена процедура, основанная на стандартной тео-рии обнаружения сигналов на фоне шумов. Исходная реализация шума была расщеплена на две компоненты. Первая – взрывной шум с лоренцевым спектром, другая – 1/f шум. Обнаружена зависимость типа SI(Id) ~ Id для выделенной фликкерной компоненты. Обнаруженные значения соответствуют довольно малым фликкерным шумам в большинстве полупроводниковых устройств и материалов. Исследованы характеристики выделенной телеграфной ком-поненты шума в зависимости от тока через образец. А именно, низкочастотные значения спектра СТП, характеристическая частота, средние времена пребывания в обоих состояниях, величина скачка тока и напряжения, вызванная СТП.
Другой интересной задачей, которая решалась при помощи ADSViewer, является выявление и изучение шумов тока утечки в лазерах на квантовых ямах. Здесь спектры электриче-ских шумов сопоставляются с моделью максимизации шума в полупроводниковых диодах. В этой модели ток через диод представляется в виде суммы двух компонент: шумящий ток утечки и диффузионная или рекомбинационная компонента. При этом в области малых токов спектр нарастает пропорционально квадрату тока через диод, а в области больших токов спектр ведет себя обратно пропорционально квадрату тока. Токовая зависимость спектра шума в этом случае имеет максимум.
Основным результатом данной работы является подтверждение гипотезы о том, что электрические шумы лазерного диода существенно влияют на флуктуации его оптического излучения. Данный факт проявляется в наличии близкой к единице функции когерентности шумов оптического и электрического каналов. Обнаружение существенной корреляции шумов тока утечки и шумов интенсивности оптического излучения в совокупности с исследованием шума тока утечки позволяют предположить, что питание лазера от генератора напряжения может существенно уменьшить уровень флуктуаций оптической интенсивности прибора, по сравнению с питанием лазера от генератора постоянного тока, поскольку в последнем случае флуктуации тока утечки модулируют ток через квантовые ямы.