В статье затронуты актуальные проблемы в области волоконно-оптической передачи данных, связанные с постоянным ростом спроса на пропускную способность систем связи и их нелинейным откликом. Представлены основные методы машинного обучения, используемые для компенсации нелинейных искажений сигнала в когерентных линиях связи большой протяжённости, включая нейронные сети различной архитектуры. В работе подчёркнута перспективность решений на основе методов машинного обучения для увеличения производительности оптоволоконных систем связи, благодаря их способности получать эффективные и адаптивные схемы восстановления сигнала с низкой вычислительной сложностью.
Е.А. Анашкина, А.В. Андрианов
"Институт прикладной физики им. А. В. Гапонова-Грехова РАН, Нижний Новгород, Россия elena.anashkina@ipfran.ru"
Ключевые слова: вынужденное комбинационное рассеяние, оптический микрорезонатор, многосердцевинное волокно, теллуритное стекло, лазер
Страницы: 15-26
Теоретически исследованы лазеры различных классов мощности от десятков мкВт до десятков Вт на основе эффекта вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) света в волноводных элементах из теллуритных стёкол. Благодаря высокому коэффициенту ВКР-усиления и большому ВКР-сдвигу частоты, теллуритные стёкла являются перспективными материалами для развития лазерных источников на длине волны около 2,3 мкм при накачке на длине волны около 2 мкм. Проведено детальное численное моделирование ВКР-лазеров на основе односердцевинных и многосердцевинных специальных теллуритных волокон. Показано, что для оптимальных параметров эффективность преобразования мощности накачки в мощность ВКР-волны может превышать 50 %. Выполнено детальное моделирование маломощных ВКР-лазеров на основе высокодобротных микрорезонаторов, найдены оптимальные параметры и факторы, ограничивающие генерацию.
В.П. Драчев
"Сколковский Институт науки и технологий, Москва, Россия v.drachev@skoltech.ru"
Ключевые слова: плазмоника, нелинейная оптика, наночастицы металла
Страницы: 27-37
Рассмотрены резонансные свойства локального поля фрактальных кластеров металлов. Исследуются эффекты гигантского комбинационного рассеяния, усиления фотолюминесценции и нелинейных откликов. Демонстрируется, что модель Раутиана, основанная на квантовой теории нелинейности, предлагает более точное описание, чем предыдущие теории. Среди научных результатов теории Раутиана и его учеников можно выделить следующие: металлические наночастицы с диаметром <30 нм демонстрируют дискретные энергетические уровни в отличие от полупроводниковых квантовых точек; теория Раутиана предоставляет точное описание линейной части диэлектрической проницаемости, соответствующее классической модели Друде; кубическая нелинейная восприимчивость по модели Раутиана совпадает с экспериментом, указывая на вклад электронов проводимости.
"И.И. Бетеров1,2,3,4"
"1Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия beterov@isp.nsc.ru 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия 3Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия 4Институт лазерной физики СО РАН, Новосибирск, Россия"
Ключевые слова: квантовая информатика, кубиты, одиночные атомы, оптические ловушки
Страницы: 38-48
В статье представлен краткий обзор современных достижений в квантовой информатике, проблем и перспектив развития квантовых вычислений. Обсуждаются элементарная математическая модель квантовых вычислений и понятие квантового превосходства. Рассматривается применение ультрахолодных атомов для реализации квантовых процессоров.
Экспериментально исследована работа созданной нами атмосферной установки для генерации квантового ключа, использующей протокол квантовой криптографии BB84 и поляризационное кодирование. Скорость генерации «просеянного» квантового ключа и уровень ошибочных битов в нём оставались постоянными в течение 1 ч и равнялись 7558 ± 83 бит/с и 5 , 1 ± 0 , 84 % соответственно при расстоянии между передатчиком и приёмником 20 м. Для приведённых параметров установки рассчитан минимально возможный коэффициент пропускания квантового канала, обеспечивающий секретность квантового ключа.
"И.Е. Тысченко1, Чж. Сы1,2, С.Г. Черкова1, В.П. Попов1"
"1Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия tys@isp.nsc.ru 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия amaoshihaomao@gmail.com"
Ключевые слова: ионная имплантация, SiO, InAs, нанокристаллы, фотолюминесценция
Страницы: 59-65
Исследована фотолюминесценция в видимом спектральном диапазоне при комнатной температуре плёнок SiO2, имплантированных ионами In+ и As+ в зависимости от энергии ионов As+, температуры последующего отжига и длины волны возбуждающего излучения. Использовались ионы As+ с энергиями 40, 80 или 135 кэВ и ионы In+ с энергией 50 кэВ, при которых соотношение средних проективных пробегов ионов RpAs/RpIn составляло 1, 2 или 3 соответственно. Последующий отжиг проводился при температуре 900 и 1100 °C. Спектры фотолюминесценции возбуждались излучением лазера с длинами волн λ ex = 442 и 473 нм. В спектрах фотолюминесценции при возбуждении с λ ex = 473 нм наблюдался пик 550 нм, энергетическое положение которого смещалось к 520-530 нм при λ ex = 442 нм. Увеличение соотношения RpAs/RpIn сопровождалось уменьшением интенсивности фотолюминесценции, а также изменением соотношения интенсивности пиков в зависимости от температуры отжига. Наблюдаемый эффект обсуждается с точки зрения рекомбинации электронов и дырок в нанокристаллах InAs.
"Н.Н. Мельник1, С.К. Симаков2, Д.С. Косцов1"
"1Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, Москва, Россия melnik@lebedev.ru 2ООО «АДАМАНТ», Санкт-Петербург, Россия sergei_simakov@yahoo.com"
Ключевые слова: ископаемые угли, комбинационное рассеяние света, аллотропия углерода
Страницы: 89-93
Методом комбинационного рассеяния света (КРС) исследовались образцы ископаемых углей из различных месторождений. Обнаружен необычный вид спектра КРС угольного графита из месторождения Сэрэген (Таймыр). Спектр состоит из интенсивных узких полос, характерных, как правило, для монокристаллов, в отличие от стандартных спектров для ископаемых углей - уширенные полосы D и G и слабо выраженный спектр КРС второго порядка. Исследования показали, что нет прямой аналогии между спектрами таймырского образца угольного графита и спектрами КРС других аллотропных форм углерода. На основании проведённых экспериментов сделано предположение, что есть вероятность существования новой аллотропной формы углерода.
"В.П. Попов1, В.А. Антонов1, В.А. Володин1, А.В. Мяконьких2, К.В. Руденко2, В.А. Скуратов3"
"1Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия popov@isp.nsc.ru 2Физико-технологический институт им. К. А. Валиева РАН, Москва, Россия amiakonkikh@gmail.com 3Объединённый институт ядерных исследований, Дубна, Россия skuratov@jinr.ru"
Ключевые слова: водородный перенос, кремний-на-сапфире, диоксид гафния, межслойные механические напряжения, сегнетоэлектричество, быстрые тяжёлые ионы
Страницы: 94-103
Приведены результаты по изменению параметров псевдо-МОП-транзисторов на мезаструктурах кремний-на-сапфире (КНС) при облучении быстрыми тяжёлыми ионами (БТИ) Xe+26 (150 МэВ) и Bi+51 (670 МэВ) до флюенса 2 ⋅ 1011 см-2, свидетельствующие о накоплении механических напряжений и зарядов в промежуточных сегнетоэлектрических (Fe) слоях плёнок HfO2 (HO) толщиной 20 нм, Hf0,5Zr0,5O2 (HZO), ламинированных вставками из монослоёв Al2O3 (HA, HZA) или без них. Гетероструктуры КНС формировались прямым сращиванием и водородным переносом плёнки кремния (500 нм) с предварительно нанесёнными методом плазменно-стимулированного атомно-слоевого осаждения нанослоями HA, HZA на сапфир. Электрофизические параметры определялись из стокозатворных характеристик ( Ids-Vg ) псевдо-МОП-транзисторов c вольфрамовыми сток/истоковыми электродами толщиной 100 нм, нанесёнными магнетронным напылением на КНС-мезаструктуры через литографическую маску. Сравнение этих характеристик с данными рамановского рассеяния показало соответствие введённых облучением БТИ механических напряжений сжатия в кремнии с отношениями объёмов треков Xe и Bi в сегнетоэлектрике HA и сапфире.
"И.А. Ларкин1, А.В. Вагов2, В.И. Корепанов1"
"1Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН, Черноголовка, Россия vaniala2000@yahoo.co.uk 2Московский институт электроники и математики им. А. Н. Тихонова, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Москва, Россия alexei201215@gmail.com"
Ключевые слова: комбинационное рассеяние, регуляризация Тихонова, обработка данных
Страницы: 104-112
Предложена методика обработки зашумлённых спектральных данных, позволяющая реализовать математически обоснованную селекцию острых пиков сигнала на неизвестном гладком фоне, для которого отсутствует достоверная теоретическая модель. Основная идея методики состоит в построении оптимизирующего функционала, дающего наиболее вероятные параметры спектральных линий. В отличие от метода регуляризации Тихонова, где из зашумлённого сигнала выделяется гладкая неизвестная функция, в нашем случае рассматривается задача регуляризации суперпозиции гладкой функции фона с острыми пиками. Предлагаемый подход даёт алгоритм обработки экспериментальных данных, позволяющий отфильтровывать случайный шум и определять как параметры пиков, так и функцию фона с хорошей точностью. Нахождение оптимальных параметров регуляризации основано на априорных предположениях о гладкости функции фона и статистических свойствах случайного шума.
На основе анализа основных современных тенденций в сфере построения гиперспектральной аппаратуры показано, что при создании малогабаритных приборов нового поколения, ориентированных на применение в наземных системах наблюдения, перспективным является использование интегральных оптико-электронных схем и оптических узлов в планарном исполнении. В частности, отмечена целесообразность применения в системах сканирования микрозеркальных матриц, а в системах спектроразделения - планарных интерферометров Маха - Цендера. Это позволяет отказаться от громоздких, медленных и не всегда надёжных механических узлов и создавать приборы с оперативной регистрацией гиперспектральных изображений.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
