ده ها ترابیت در هر ثانیه: فیزیکدانان روسی ایجاد فناوری های آینده را آشکار می کنند

فن آوری

URL کوتاه دریافت کنید

دانشمندان دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای “MEPhI” در گفتگو با اسپوتنیک ، در مورد پیشرفت های پیشرفته روسیه که فناوری را در این زمینه تسریع می کنند ، به اسپوتنیک گفتند: در بلند مدت ، دستگاه های مبتنی بر فوتونیک تقریباً به طور کامل جایگزین الکترونیکی ما می شوند که استفاده کرده ایم.

دانشمندان گفته اند که ارتباط بی سیم با سرعت ده ها ترابایت در ثانیه ، پردازش داده ها با سرعت ده ها گیگابایت و هولوگرام هایی که تصاویر سه بعدی را “در هوا” ایجاد می کنند.

چه موقع الکترونیک استاندارد منسوخ می شود؟

فوتونیک شاخه ای از علم و فناوری است که با فرایندهای انتشار نور ، ثبت آنها و تغییر در خصوصیات آنها سروکار دارد. فناوری مبتنی بر فوتونیک فقط شامل اتصالات نوری و دیسک های لیزر نیست ، بلکه بسیاری از دستگاه های امیدوار کننده دیگر را نیز شامل می شود. دانشمندان موسسه فناوری های لیزر و پلاسما “MEPhI” معتقدند قرن بیست و یکم قرن فوتونیک است.

به گفته دانشمندان ، فوتونیک انقلابی در تحولات سیستم های فنی قدیمی ایجاد خواهد کرد و سهم اساسی در ظهور سیستم های کاملاً جدید در 10-20 سال آینده خواهد داشت. در وهله اول ، ارتباطات دیجیتال عمومی با سرعت ترابیت در ثانیه ، سیستم های پردازش داده با پهنای باند ده ها گیگابیت در ثانیه و همچنین نمایشگرهای گیگاپیکسل – 2D ، 3D و هولوگرافیک وجود خواهد داشت.

یک مزیت اصلی فناوری فوتونیک ویژگی های آموزنده نور است. دانشمندان “MEPhI” توضیح دادند ، سیگنال های نوری دارای یک فرکانس ارتعاش طبیعی هستند که هزاران برابر بیشتر از سیگنال های رادیویی است ، بنابراین پارامترهای آنها بسیار سریعتر قابل تغییر است. دامنه فرکانس های منتقل شده توسط سیگنال نوری بسیار گسترده است – به عنوان مثال یک کانال نوری می تواند همه باندهای رادیویی را همزمان انتقال دهد.

“هنگام انتقال نور ، می توان توزیع فضایی دو و سه بعدی را ایجاد کرد که داده ها را ارائه می دهد ، در حالی که یک سیگنال الکتریکی که از طریق یک رسانا عبور می کند یک بعدی است. به همین دلیل ، سیستم های فوتونی با سرعت و بازده انرژی بیشتری کار می کنند ما امروز از اسلاف الکترونیکی آنها استفاده نمی کنیم “، پروفسور روستیسلاو استاریکوف” MEPhI “گفت.

ویدیوی هولوگرافی: واقعیت فردا

فناوری تشکیل سیگنال نوری امکان ضبط و تولید مثل فیلم های هولوگرافیک را فراهم کرده است. با این حال دانشمندان دانشگاه هسته ای تحقیقات ملی استدلال می کنند که این سیستم ها هنوز گران و ناقص هستند و برای تولید انبوه چندین مشکل باید حل شود. به طور خاص ، در تولید سریع هولوگرام و همچنین در انتقال آنها از طریق شبکه های ارتباطی دیجیتال موجود ، مشکلاتی وجود دارد.

داده های هوشمند و پخش سریع فیلم های سه بعدی از هولوگرام های دیجیتال در م Lasسسه فناوری های لیزر و پلاسما با همکاری بنیاد علوم روسیه تحت پروژه شماره 20-79-00291 در دانشگاه ملی هسته ای تحقیقات هسته ای (MEPhI) در حال توسعه است. دانشمندان اطمینان دارند که تحقیقات در این زمینه باعث می شود سیستم های ویدئویی سه بعدی تجاری هولوگرافیک تا اواسط دهه 2030 رایج شود.

“ما روش جدیدی را برای نمایش باینری هولوگرام دیجیتال پیشنهاد کرده و با موفقیت آزمایش کرده ایم که اجازه می دهد هولوگرام مجدداً به شکلی مناسب تر برای انتقال رمزگذاری شود و همچنین روشهای جدید فشرده سازی که به طور قابل توجهی برتر از آنالوگ ها هستند و سطح قابل قبولی از افت کیفیت را در تصاویر حاصل ارائه دهید “، دانشیار MEPhI پاول چریومخین گفت.

رادیو فوتون چه چیزی را به دنیا می آورد؟

یکی دیگر از زمینه های تحقیقاتی امیدوار کننده ، فوتونیک مایکروویو یا رادیوفوتونیک است که امکان انتقال و پردازش سیگنال های رادیویی از طریق استفاده از نور را بررسی می کند. چنین سیستم هایی از نظر ایمنی صدا ، وزن و مشخصات اندازه سیستم های رادیویی معمولی را دور می زنند. آنچه مهمتر است این است که سیستمهای رادیوفوتونیک پهنای باند سیگنال بسیار گسترده ای را ارائه می دهند ، بیش از 100 گیگا هرتز.

مدل های آزمایشی موجود سیستم های رادیوفوتونیک سرعت پردازش سیگنال را نشان می دهند که در دستگاه های الکترونیکی معمولی غیرقابل دستیابی هستند. به عنوان مثال ، آنها تبدیل آنالوگ به دیجیتال را هزار برابر سریعتر از وسایل الکترونیکی موجود انجام می دهند.

دانشمندان “MEPhI” گزارش دادند ، روسیه و جامعه بین المللی در حال حاضر خطوط انتقال فوتونیک را برای سیگنال های رادیویی در اختیار دارند که دارای ظرفیت اطلاعات بسیار زیادی هستند. ظهور دستگاههایی که در آنها از نور برای پردازش سیگنالهای رادیویی – رادارهای فوتونیک – نیز استفاده می شود ، عملا اجتناب ناپذیر است. یک آرایه آنتن فازی فعال (AFAR) بر اساس فوتونیک ، که امکان ردیابی هر نوع هدف را با دقت بالا در فاصله زیاد فراهم می کند ، نیز بسیار پیش بینی شده است.

تحقیقات نظری و تجربی در زمینه سیستم های آنالوگ – دیجیتال فوتونیک مایکروویو با موفقیت در م MEسسه لیزر و پلاسمای “MEPhI” انجام شده است. متخصصان آزمایشگاه پردازش اطلاعات نوری یک سیستم فوتونیک برای پردازش آنالوگ – دیجیتال سیگنال های رادیویی در محدوده سانتی متر ایجاد کرده اند.

بر اساس این دستگاه ، متخصصان “MEPhI” به همراه دانشمندان سایر سازمان های روسی یکی از اولین سیستم های مهندسی رادیو را با عناصر فوتونی مایکروویو در جهان ایجاد کرده اند. دومی قبلاً تستهای میدانی را نیز با موفقیت پشت سر گذاشته است. همانطور که دانشمندان توضیح دادند ، چنین دستگاه هایی بسیار سبک تر و دارای انرژی کمتری نسبت به نمونه های الکترونیکی خود هستند.

سرعت باورنکردنی و کیفیت برتر

با نگاه به جلو ، سیستم های نوری – دیجیتالی که از پردازش موازی سیگنال های نوری فضایی استفاده می کنند ، قادر به پردازش داده ها با سرعت حداکثر 100 گیگابیت در ثانیه هستند. از این سیستم ها می توان برای مثال در شناسایی تصویر یا کدگذاری داده استفاده کرد. تحقیقات در زمینه پردازش سیگنال های نوری دو بعدی نیز در “MEPhI” انجام شد و بر ایجاد سیستم های پراش و هولوگرافی با استفاده از لیزر منسجم و تابش منسجم متمرکز بود.

روستیسلاو استاریکوف گفت: “تیم ما با موفقیت در حال توسعه روش هایی برای تشکیل سریع و با دقت بالا برای توزیع نور مشخص اطلاعاتی است ، که به ما امکان می دهد مقدار زیادی از اطلاعات را بدون خطا و ضرر ارائه دهیم.”

نوع جدیدی از سیستم پراش نوری – دیجیتال برای رمزگذاری اطلاعات در دانشگاه فیزیکی لیزر دانشگاه ملی هسته ای “MEPhI” تحت هدایت پروفسور نیکولای اوتیخیف در چارچوب پروژه شماره 19 بنیاد علمی روسیه در حال توسعه و طراحی است. -19-00498. در حال حاضر یک سیستم رمزگذاری داده باینری ایجاد و آزمایش شده است که سرعت کار ده ها گیگابیت در ثانیه را فراهم می کند.

تحقیقات دیگر متخصصان این بخش با هدف ایجاد سیستم های هوشمند پرسرعت برای تشخیص تصاویر بصری انجام شده است. به گفته دانشمندان ، امکان شناسایی تصاویر مگاپیکسلی با سرعت بیش از 10 هزار فریم بر ثانیه نشان داده شده است که صدها برابر بیشتر از توانایی بالقوه آنالوگ های الکترونیکی است.