11 мая 2021, вторник, 13:59
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Стеклокристаллические оптические волноводы сохраняют свойства при высоких температурах

Выходные торцы волноводов. Сверху - изображения торцов волновода с оптического микроскопа. Снизу - профили пучков света с длиной волны 1064 нм после выхода из волноводов
Выходные торцы волноводов. Сверху - изображения торцов волновода с оптического микроскопа. Снизу - профили пучков света с длиной волны 1064 нм после выхода из волноводов
Alexey Lipatiev, Sergey Fedotov et al., Optics&Laser/Elsevier

Ученые из Российского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева разработали оптические волноводы, которые остаются стабильными при температуре до 600 °С, для передачи данных. Для этого они использовали ситаллы — материалы, известные тем, что не изменяют своих размеров при нагревании. О полученных результатах сообщила служба научных коммуникаций РХТУ.

Термин «ситаллы», или «стеклокристаллические материалы», предложил в начале XX века создатель этого типа материалов — известный физикохимик Исаак Китайгородский. Если обычное стекло представляет собой аморфное вещество, то в ситалле среди аморфной массы равномерно распределены небольшие кристаллы размером до 2000 нанометров. Кристаллическая часть может составлять от 20 до 95 % объема ситалла и, в зависимости от состава стекла и метода кристаллизации, изменять свойства материала.

«Самый наукоемкий класс ситаллов, будущее которого впереди, — это оптические ситаллы и особенно ситаллы со сверхнизким коэффициентом линейного расширения», — говорит заведующий кафедрой стекла и ситаллов РХТУ Владимир Сигаев. В оптических ситаллах тепловое расширение стеклообразной матрицы компенсируется сжатием кристаллической фазы, так как она представлена подходящими кристаллами с отрицательными значениями коэффициента теплового расширения. В результате материал при нагревании не расширяется, а сохраняет свои изначальные размеры. Благодаря этому свойству ситаллы используют для создания зеркал телескопов.

Авторы использовали такие ситаллы для создания волноводов — одного из ключевых элементов оптических чипов, аналогов электронных микросхем, где информация передается не посредством электрического тока, а с помощью света. Если создать волновод в оптическом ситалле, то передаваемая по нему информация, будет защищена даже при внезапном повышении или понижении температуры.

Для решения этой задачи исследователи применили метод прямой лазерной записи. Они фокусировали пучок фемтосекундного лазерного излучения в ситалл и записывали линии (треки), которые получались при перемещении ситалла перпендикулярно лазерному пучку. В зависимости от типа материала, в этой линии увеличивается или уменьшается показатель преломления по сравнению с немодифицированной областью. В первом случае записанная линия сама становится волноводом, по сердцевине которого бежит свет, а во втором случае нужно процарапать несколько треков, и волноводом будет пространство между ними, а записанные линии станут оболочкой волновода, не выпускающей из него свет. Испытания при повышенной температуре показали, что даже при 600 °С волновод остается стабильным, что доказывает возможность безопасной передачи данных в ситаллах в случае резких перепадов температуры.

«Для прецизионной компенсации теплового расширения аморфной фазы за счет отрицательного коэффициента сжатия кристаллической фазы и одновременно сохранения прозрачности на уровне обычного листового стекла в ситаллах нужно очень точно соблюдать фазовый состав. Поэтому технология изготовления подобного материала значительно более сложная, чем технология стекла, — отмечает Владимир Сигаев. — В дальнейшем мы планируем продолжать исследования прямой лазерной записи в стеклах и ситаллах для создания аморфных и кристаллических волноводов, которые смогут не только проводить свет, но и изменять его свойства за счет нелинейно-оптических эффектов, например, генерации второй гармоники для изменения длины волны проходящего света».

Результаты работы опубликованы в журнале Optics & Laser Technology.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астронавты астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги виноделие вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция темная материя физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.