Сотрудники МГУПСа получили патент на изготовление оптических устройств с помощью нейтронного облучения

Как рассказала доцент кафедры «Радиотехника и электросвязь» Московского государственного университета путей сообщения Любовь Журавлёва, огромные возможности волоконно-оптических линий по скорости передачи информации (до 25 Тбит в секунду) пока нельзя использовать из-за отсутствия соответствующих приёмо-передающих устройств.

Поэтому учёные сейчас разрабатывают другие средства, обладающие минимальными потерями мощности, быстродействием, высокой степенью интеграции элементов. Широкое применение в настоящее время волоконно-оптических средств связи послужило толчком к внедрению новых типов волноводов (фотонно-кристаллического волокна), а также объединению электронных и оптических устройств в единые структуры (оптоэлектронные интегральные схемы). К ним относятся современные лазеры, фотодетекторы, устройства хранения информации, построенные на кристаллах размером всего в несколько нанометров. Фактически сейчас на смену микроэлектронике приходит наноэлектроника.

По словам учёного, повышение эффективности оптических устройств неразрывно связано с технологией их производства. Сейчас имеются серьёзные технологические ограничения для серийного производства устройств оптоэлектроники, связанные с обеспечением точности совмещения отдельных элементов, чистоты материалов и другими специфическими особенностями нанотехнологий. Устранить их можно, внедрив хорошо освоенные ядерные технологии.

Так, уже более 40 лет в нашей стране и за рубежом устройства микроэлектроники (кремниевые микропроцессоры) получают с помощью ядерного легирования. Существующие источники нейтронов, в том числе и ядерные реакторы, позволяют получать элементы наноэлектроники с точностью в пять нанометров.

По мнению Любови Журавлёвой, с помощью нейтронного облучения можно изменить изотопический состав исходного материала, например диоксида кремния (стекла), и сформировать более плотные слои (сердцевину волокна, фотонные кристаллы в оболочке) из тяжёлых изотопов кремния. Данная технологичная операция по своим функциям аналогична операции ядерного легирования. Подобным образом можно формировать не только волноводы, но и структуры различных конфигураций и малых размеров, а следовательно, и приёмо-передающие устройства нового поколения. Это, в свою очередь, ускорит процесс передачи информации по линиям оптико-волоконной связи, применяемой на железнодорожном транспорте.

Сотрудники МГУПСа теоретически обосновали возможность использования изотопически-смешанных материалов для изготовления оптических устройств передачи и обработки информации путём нейтронного облучения.

Они также оформили патент и подали две заявки на изобретение способа изготовления оптических устройств с помощью нейтронного облучения, позволяющего повысить качественные характеристики волноводов, лазеров, фотодетекторов и уменьшить затраты на исходные материалы, упростить технологический процесс.