Специалисты школы перспективных исследований и технологий фотоники SPhERA (School of Photonics Engineering and Research Advances) при Уфимском государственном авиационном техническом университете разработали простое решение, которое позволяет генерировать оптические вихри для интегральной фотоники. С их помощью можно существенно ускорить передачу данных, в том числе у действующих интернет-провайдеров. Также разработка подходит для работы в области манипуляции микрообъектами, например, вихри используются для реализации оптического пинцета, который нужен для лабораторных и химических исследований.
Устройство для генерации оптических вихрей представляет собой простую для производства и внедрения решетку на волноводе. Как отметил автор исследования, сотрудник SPhERA и магистрант кафедры телекоммуникационных систем Денис Фатхиев, устройство совместимо со стандартными оптическими волокнами в уже существующих системах. То есть теоретически его уже сейчас могут использовать интернет-провайдеры, существенно увеличивая скорость предоставляемого интернета с минимальными затратами. На нынешнем технологическом уровне пропускная способность волоконно-оптических линий связи уже практически достигла физического предела. Новая технология позволит избежать так называемого «кризиса пропускной способности» (capacity crunch), многократно повысив эффективность использования оптического волокна.
«Мы предложили уникальный принцип для формирования пучков с вихревым фазовым фронтом непосредственно в волноводе интегрального фотонного чипа. Оптический вихрь или "закрученный свет" – это световой пучок с особой структурой, который обладает множеством полезных свойств за счет того, что переносит орбитальный угловой момент. Эти свойства применяются в самых разных сферах: от сверхскоростной передачи данных и квантовых технологий до оптических пинцетов и сенсорики. Изначально оптические вихри не были популярны из-за того, что их сложно генерировать. Мы же предложили тот самый простой и недорогой способ, который все изменит. Актуальность разработки очевидна – сейчас мы находимся на пороге эры Интернета вещей, когда от скорости передачи данных зависит работа целых экосистем. Кроме того, вихревые пучки применяются и в квантово-защищенных системах передачи данных – эта задача сейчас тоже особо важна», – прокомментировал Денис Фатхиев.
Разработчики ожидают, что полученные результаты в ближайшее время зарекомендуют себя в системах связи и биофотонике. В планах – сотрудничество непосредственно с производителями оборудования для интернет-провайдеров. Эта и другие работы SPhERA по фотонике в УГАТУ проводятся в рамках проекта «Технологии и компоненты интегральной радиофотоники» Евразийского научно-образовательного центра мирового уровня. Исследования, посвященные генерации оптических вихрей и их применениям, ведутся в УГАТУ на протяжении последних шести-семи лет. По мере развития оптических технологий высокой степени интеграции – интегральной фотоники – основные силы команды сосредоточены на анализе и синтезе методов, позволяющих проводить обработку сигналов на фотонных схемах. Только в этом году опубликовано несколько статей в журналах, входящих в квартили Q1-Q2 по цитируемости, в частности, в журнале IEEE Photonics Journal, входящем в первый квартиль.