Опрос
|
реклама
Быстрый переход
В США создали одночиповый фононный лазер — для прорыва в беспроводную связь будущего
16.01.2026 [16:14],
Геннадий Детинич
Группа исследователей в США разработала новый тип лазера, который генерирует на чипе поверхностные акустические волны (SAW), напоминающие по поведению маленькие «землетрясения». Эти волны распространяются только по поверхности материала, и они широко используются в современной электронике для обработки радиосигналов. Одночиповое решение обещает значительно изменить будущее устройств беспроводной связи — компактных и эффективных. 
Источник изображения: Sandia National Laboratories Над разработкой трудился сводный коллектив учёных из Университета Колорадо в Боулдере (University of Colorado at Boulder), Университета Аризоны (University of Arizona) и Национальных лабораторий Сандия (Sandia National Laboratories). О результате рассказано в свежем выпуске журнала Nature. Лазер возбуждает излучение в виде потока квазичастиц фононов — это кванты колебаний атомов в твёрдом теле, которые распространяются по поверхности материала в виде волновых возмущений, как это происходит в случае землетрясений. Как и положено волнам, они могут усиливаться, резонировать и фильтроваться, оказывая влияние на обрабатываемый радиосигнал. Сегодня обычные SAW-архитектуры уже применяются в мобильных телефонах, GPS-приёмниках и радиолокационных системах для фильтрации сигналов и удаления шумов. Новая разработка в виде фононного лазера выводит использование поверхностных акустических волн на новый уровень, позволяя эффективно обрабатывать радиосигналы на очень высоких частотах с питанием от маломощных батарей, что делает устройство более компактным и энергоэффективным. Конструкция устройства представляет собой микроскопическую структуру длиной около 0,5 мм, состоящую из слоёв кремния, ниобата лития и арсенида индия-галлия. Эти материалы обеспечивают эффективное взаимодействие электрических полей и акустических колебаний: электрический ток возбуждает колебания в ниобате лития, которые отражаются и усиливаются в замкнутом контуре, аналогично свету в зеркальном резонаторе обычного лазера. В экспериментах частота SAW-волн достигала примерно 1 ГГц, но исследователи считают, что в будущем возможно достижение десятков или сотен гигагерц, что будет необходимо для дальнейшего увеличения пропускной скорости каналов связи. Главное практическое значение представленной технологии заключается в том, что она может объединить функции нескольких радиочастотных компонентов на одном чипе, что позволит создавать меньшие, более быстрые и энергоэффективные беспроводные устройства. Это означает, что смартфоны и прочая беспроводная электроника смогут обходиться без множества отдельных фильтров и преобразователей, что сделает радиотехнику проще и производительнее. Израиль принял на вооружение лазерную пушку «Железный луч» — проблему потерь энергии в воздухе решила адаптивная оптика
01.01.2026 [21:38],
Геннадий Детинич
В минувшее воскресенье армия Израиля приняла на вооружение первую лазерную батарею «Железный луч» (Iron Beam). Оригинальное название излучателей — «Ор Эйтан» («Свет Эйтана»). Батарея несёт два излучателя. Заявленная мощность установки достигает 100 кВт. Утверждается, что она уничтожает цели в зоне прямой видимости на дальности до 10 км от миномётных мин до артснарядов, беспилотников и ракет. Ключом к решению проблем системы стала адаптивная оптика. 
Источник изображений: Israel Ministry of Defense Как и в прочих мобильных лазерных системах большой мощности, в основе излучателя «Ор Эйтан» (по-видимому, на основе полупроводниковых источников света) лежит принцип когерентного согласования света от нескольких лазеров по волоконным оптическим каналам. Это позволяет создавать луч большой мощности от нескольких маломощных лазеров. Подстройка света по фазе и длине волны до полной согласованности всех лучей в пучке происходит внутри системы, что технически реализовать относительно просто. Проблемы начинаются позже, когда луч попадает в атмосферу с её турбулентностью и вкраплениями (туман, пыль и так далее). И это не говоря о необходимости сфокусировать и задержать его на подвижной цели. Сложить мощность нескольких лучей в воздухе — это, казалось бы, вообще неподъёмная задача. Однако другого пути для энергетического разрушения быстролетящих целей в воздухе сегодня нет, как нет достаточно мощных твердотельных источников лазерного света.  В то же время в астрономии более двух десятков лет применяется адаптивная оптика, которая позволяет подстраивать фокус зеркала под непостоянство атмосферы. Кривизна зеркала настраивается по искусственно зажжённой лазером в небе путеводной звезде, что позволяет тысячи раз в секунду подстраивать путь света под турбулентность воздуха, получая снимки не намного хуже, чем в открытом космосе. По отрывочным сведениям, инженеры из компании Rafael в какой-то мере воплотили адаптивную оптику для подстройки лучей с высокой энергией, возможно, добившись эффекта создания когерентности в открытом воздухе. Каждый излучатель «Ор Эйтан» отправляет к цели сотню лучей меньшей мощности, из которых только несколько могут падать на цель с эффектом максимального поглощения энергии. Установленный на батарее телескоп отслеживает эти «перспективные лучи» и по образцам подстраивает параметры и наведение остальных лучей в пучке для достижения ими максимального эффекта поглощения энергии целью. Это происходит с высокой частотой за короткий промежуток времени, что доводит область облучения цели до температурного разрушения.  Утверждается, что аналогов у этой разработки нет. Постановка батареи на боевое дежурство и включение в национальную систему обороны наряду с другими средствами перехвата воздушных целей должно показать, на что способна эта разработка, стоимость выстрела которой сравнима с ценой на электричество. Учёные создали камеру для наблюдения за электронами в их естественной среде обитания
18.12.2025 [21:28],
Геннадий Детинич
Учёные из Института фотонных наук (ICFO, Испания) установили новый мировой рекорд, создав самый короткий и яркий импульс мягкого рентгеновского излучения длительностью всего 19,2 аттосекунды (1 ас равна 10⁻¹⁸ с). Этот импульс короче условной «атомной единицы времени» — времени одного оборота электрона вокруг ядра в атоме водорода. Сверхбыстрые импульсы позволят наблюдать за динамикой поведения электронов, что раньше было невозможно. 
Источник изображения: ICFO Электрон совершает полный оборот вокруг ядра в атоме водорода за 24 ас. Разрешение импульса позволяет «поймать» его в динамике до завершения полного оборота, а также даёт возможность проследить за миграцией электронов в атомах и молекулах во время широкого спектра химических реакций и физических процессов. На практике никаких электронов мы не увидим. Все данные о них — это усреднённые значения и статистические показатели. Тем не менее даже такая информация позволяет оценить поведение электронов в тех или иных материалах и условиях, а один раз увидеть всегда лучше, чем сто раз смоделировать. Искомый импульс получен с помощью генерации высших гармоник (high-harmonic generation). Ключевые прорывы включают развитие лазерных технологий, аттосекундную метрологию и новый метод реконструкции импульса. Это помогло преодолеть предыдущие ограничения и привело к достижению рекорда. Сверхкороткий импульс действует как «самая быстрая камера в мире», позволяя «замораживать» и изучать процессы — от перестройки электронов вокруг атомов до взаимодействия электронов с кристаллической решёткой. Открытие открывает путь к прорывам в физике, химии, биологии и квантовых технологиях, включая улучшение солнечных ячеек, катализаторов и материалов. В 2023 году Нобелевскую премию по физике присудили за открытия в сфере аттосекундных импульсов. За прошедшие годы учёные развили это направление и уже готовы подглядывать не только за атомами, но даже за электронами в их естественной среде обитания. Учёные создали наношестерёнки размером с человеческую клетку, которые вращаются от лазера
18.09.2025 [19:32],
Геннадий Детинич
Исследователи из Гётеборгского университета (Göteborgs universitet) в Швеции представили технологию массового изготовления мельчайших в мире шестерёнок микрометрового размера. Но самое удивительное, что эти шестерни приводятся в движение лазерным светом. Всё это позволяет создавать механические наномасштабные устройства с простым лазерным приводом, что может изменить производство, медицину и многое другое. 
Источник изображений: Göteborgs universitet Шестерёнки есть везде — от часов и автомобилей до роботов и ветряных турбин. Уже более 30 лет исследователи пытаются создать ещё более мелкие шестерёнки, чтобы сконструировать механические платформы для разных приложений. Но прогресс остановился на отметке в 0,1 мм, так как было невозможно или крайне сложно создать электрические двигатели для приведения в движение шестерёнок меньшего размера. Исследователи из Гётеборгского университета преодолели этот барьер, отказавшись от традиционных электрических приводов, и вместо этого воспользовались лазерным лучом для непосредственного приведения механизмов в движение. В своём исследовании учёные показали, что микроскопические механизмы могут приводиться в действие оптическими метаматериалами — небольшими структурами с определённым рисунком, которые могут улавливать свет и управлять им на наноуровне. С помощью традиционной литографии на микрочипе из кремния они изготовили шестерни с включением оптических метаматериалов, при этом диаметр шестерней составил несколько десятков микрометров. Направляя лазер на метаматериал, исследователи смогли заставить шестерёнки вращаться. Скорость вращения при этом регулировалась интенсивностью лазерного излучения, а направление вращения зубчатого колеса менялось с помощью изменения поляризации света.  «Мы создали зубчатую передачу, в которой шестерня, приводимая в движение светом, приводит в движение всю цепочку. Шестерни также могут преобразовывать вращательное движение в поступательное, выполнять периодические движения и управлять микроскопическими зеркалами для отклонения света», — поясняют изобретатели. Возможность интегрировать такие устройства непосредственно в чип и управлять ими с помощью света открывает совершенно новые перспективы. Выражение «процессор с трудом скрипел шестернями» может заиграть новыми красками, если подобные наношестерёнки появятся в составе чипов, например, для регулирования потоков водяного охлаждения по микроканалам. Поскольку лазерный луч не требует постоянного контакта с устройством и им легко управлять, платформу можно масштабировать до сложных микросистем. Учёные мечтают, что можно будет создавать микро- и наномашины, которые могут управлять светом, манипулировать мелкими частицами или быть интегрированными в будущие системы «лабораторий на чипе». Шестерёнка может быть размером всего 16–20 мкм, а ведь есть клетки человеческого организма такого размера. Медицина — это область, которая готова востребовать подобные решения. «Мы можем использовать новые микромоторы в качестве насосов внутри человеческого тела, например, для регулирования различных потоков или в качестве открывающихся и закрывающихся клапанов». В США впервые испытали лазерную систему связи между спутником и летящим самолётом
07.09.2025 [20:01],
Владимир Фетисов
В ходе недавних лётных испытаний в США протестировали лазерную систему связи General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) между находящимся в воздухе самолётом и спутником Kepler Communications, перемещающимся по низкой околоземной орбите. В результате удалось установить стабильное соединение между самолётом De Havilland Canada DHC-6 Twin Otter и телекоммуникационным спутником. 
Источник изображения: General Atomics Появление радио произвело революцию в мире, поскольку люди получились возможность передачи информации не просто на километры, но и на тысячи километров. Сейчас люди воспринимают радио как должное, но оно имеет определённые недостатки, такие как ограниченная полоса пропускания, из-за чего может передаваться не больше определённого объёма данных в секунду. В сфере освоения космоса это серьёзная проблема, поскольку для сбора передаваемых зондами из дальнего космоса данных уходит много времени. Для ускорения передачи данных аэрокосмические агентства разных стран давно экспериментируют с оптическими системами связи, в которых задействованы лазерные лучи вместо радиоволн. Однако эта технология может оказаться полезной не только в сфере освоения космоса, она имеет большой потенциал для использования на Земле. Прежде всего оптические системы могут найти применение в военной промышленности, поскольку они способны обеспечить солдат надёжными каналами связи. В то время как для наземных станций, транспорта и военных кораблей относительно просто поддерживать точную линию в прямой видимости, которая необходима для лазеров, для летящих самолётов эта задача значительно более трудная. Для решения этой задачи компания General Atomic разработала оптический терминал связи (OCT), который разместили на самолёте De Havilland Canada DHC-6 Twin Otter для установления контакта со спутником Kepler, находящимся на низкой околоземной орбите. Разработанный в рамках широко распространённой космической архитектуры SDA Warfighter 30-сантиметровый терминал OCT использует 10-ваттный лазер, способный передавать данные со скоростью до 2,5 Гбит/с на расстояние до 5500 км. Однако входе проведённого тестирования удалось добиться скорости передачи данных на скорости лишь в 1 Гбит/с. «Наша команда достигла важного этапа в разработке концепции. Бортовой терминал OCT выполнил наведение, захват цели, слежение и захват линии связи со спутником, совместимым с созвездием Tranche 0, после чего передал пакеты данных для подтверждения возможности организации восходящей и нисходящей линий связи. Наш OCT предназначен для устранения пробелов в коммуникациях, обеспечивая безопасную и надёжную передачу данных для поддержки тактических и оперативных задач», — заявил Скотт Форни (Scott Forney), президент GA-EMS. Лазерный интернет от Google-стартапа пробил 100 Гбит/с в море и горах
14.08.2025 [13:13],
Павел Котов
Компания Aalyria, созданная на основе проекта Alphabet Loon, в рамках которого Google при помощи воздушных шаров пыталась наладить доступ к интернету в труднодоступных местах, представила новый способ решения проблемы. В рамках испытания лазерная система Tightbeam обеспечила в симуляции идущему в океане на расстоянии 65 км от берега судну подключение на скорости 100 Гбит/с. 
Источник изображения: Aalyria Посвящённый раздаче интернета с воздушных шаров проект Alphabet Loon был закрыт в 2021 году, а год спустя появилась компания Aalyria, которая ведёт разработку лазерной системы Tightbeam, способной обеспечить высокоскоростное интернет-соединение по воздуху. Первые испытания системы прошли успешно. В рамках одной программы «на несколько часов в день» было обеспечено интернет-соединение между двумя горными вершинами в Северной Калифорнии на расстоянии 65 км. Aalyria позаботилась о стабильной связи: адаптивная оптика и алгоритмы отслеживания помогли каналу выстоять в меняющихся условиях среды при турбулентности, в разных условиях видимости, при ветре и других погодных явлениях. Второе испытание было призвано проверить работу Tightbeam в море. Используя симулятор корабля на территории Военно-морской исследовательской лаборатории в Чесапике, Aalyria снова добилась устойчивой связи — морскую качку изображали два шарнирных подвеса, с которыми платформа двигалась непредсказуемо. У лазерной системы было несколько непродолжительных сбоев, но сигнал удавалось восстановить в считанные секунды, и бо́льшую часть времени скорость подключения была высокой. Tightbeam может использоваться для наземной, морской, воздушной и даже спутниковой связи, рассказали в Aalyria. Лазеры для передачи данных на скорости 100 Гбит/с используют и спутники Starlink, но эта технология применяется для установки связи между космическими аппаратами, а не между спутниками и наземными системами. В перспективе компания намеревается обеспечить подключение на расстояние до 75 км между наземным оборудованием, до 150 км между наземными и воздушными системами и глубже проработать сценарии космической связи. В марте от Alphabet отделилась ещё одна компания — Taara, в арсенале которой значится схожая технология Lightbridge, которая ограничена скоростью 20 Гбит/с и дальностью действия 20 км. И если Taara уже говорит о готовности к сотрудничеству с провайдерами, то Aalyria пока не приводит ни стоимости своего оборудования, ни ориентировочных сроков его выхода в продажу. Китай признался в создании кристалла для боевых лазеров, способных достать до спутников на орбите
26.07.2025 [11:04],
Геннадий Детинич
Мощность лазеров ограничена пропускной способностью оптической системы — и это как раз тот случай, когда размер имеет значение. Но дело не только в размерах кристаллов в системе преобразования частоты лазерных импульсов. Не менее важны чистота кристаллов и отсутствие дефектов: чем больше кристалл, тем выше вероятность его загрязнения. Однако китайцы смогли удивить: они вырастили «инфракрасный» кристалл диаметром 60 мм — самый большой из известных в мире. 
Источник изображений: Chinese Academy of Sciences Ещё в 2010 году китайские учёные обнаружили у кристаллического сплава селенида бария-галлия (BGSe) способность преобразовывать частоту лазерных импульсов ближнего инфракрасного диапазона в импульсы среднего и дальнего инфракрасного спектра. Тем самым они повышали проникающую способность лазерного луча — например, для прохождения сквозь атмосферу даже в условиях облачности. Синтез кристалла достаточно большого размера помог бы создать боевой лазер для поражения спутников с Земли, что стало особенно актуально с появлением космической сети передачи данных и навигации. В 1980-е годы рейгановская программа «Звёздных войн» — СОИ, или Стратегическая оборонная инициатива, — привела, в том числе, к появлению прототипов лазерных систем уничтожения баллистических ракет и спутников на низкой орбите. В 1997 году ВМС США провели испытание лазера MIRACL на полигоне White Sands Missile Range в Нью-Мексико. Основной целью было протестировать способность лазера поражать спутник на низкой околоземной орбите. Во время испытания оптическая система установки начала поглощать и рассеивать слишком большую мощность, что привело к расплавлению её компонентов. После этого программа была закрыта — но не забыта. По словам китайских исследователей, после первой публикации о возможностях BGSe-лазеров никто в мире не смог разработать технологию синтеза крупных кристаллов — а они смогли. Как оказалось, сверхбольшие кристаллы BGSe испытывают в Китае уже около пяти лет, но публикация на эту тему вышла только в июле 2025 года. В этой работе учёные рассказали, как им удалось вырастить сверхчистый и свободный от дефектов кристалл BGSe диаметром 60 мм — самый большой из всех, о которых когда-либо сообщалось в научной литературе.  Процесс начинается с помещения сверхчистых селена, бария и галлия в кварцевые трубки в условиях вакуума. Затем начинается этап так называемого зонального отжига, или очистки. Это позволяет расплавить материал для удаления примесей, которые относительно легко отделяются в жидком состоянии. По мере спуска расплава в более холодную часть печи происходит кристаллизация. Залогом успеха служат сверхточный контроль и выдержка в процессе роста кристалла. Из полученной таким образом заготовки были изготовлены кристаллические преобразователи инфракрасных частот размерами 10 × 10 × 50 мм. Каждый квадратный сантиметр такого кристалла выдерживает лазерный импульс рекордной мощности — до 550 МВт. Разработка обещает найти также гражданское применение — например, в медицине или для беспроводной связи. Мини-синхротрон ускорит производство передовых чипов в 15 раз, но сначала придётся решить ряд проблем
12.06.2025 [11:25],
Геннадий Детинич
Стартап Inversion Semiconductor из Сан-Франциско сообщил о продвижении в разработке компактного ускорителя частиц, который в принципе способен решить все современные проблемы производства чипов — от наращивания скорости производства до снижения размеров транзисторов. Компактный ускоритель — это путь к мощнейшему источнику света для полупроводниковых литографов, но проблем с его разработкой так много, что перспективы проекта пока неясны. 
Художественное представление «лазерных» литографов. Источник изображения: Inversion Semiconductor Сегодня безусловным лидером в создании передовых литографов является нидерландская компания ASML. Она освоила производство литографов с длиной волны 13,5 нм. Для создания света в них используется лазерно-продуцируемая плазма. Источник света интегрирован в литограф, что позволяет создавать достаточно компактные установки. Существенным ограничением является мощность излучения, которая пока удерживается на уровне 250 Вт. Это тормозит скорость обработки пластин и производительность. Компания ASML находится на раннем этапе разработки 1-кВт источников света EUV, обещая в ближайшей перспективе начать внедрение 740-Вт источников. Предложенный компанией Inversion Semiconductor ускоритель частиц теоретически способен создать свет с длиной волны от 20 до 6,7 нм мощностью порядка 10 кВт. Подобный источник света может в 15 раз ускорить обработку полупроводниковых пластин на одной установке или запустить параллельную обработку с меньшей скоростью одновременно на дюжине сканеров, что существенно снизит себестоимость производства. Предложение Inversion Semiconductor — это не новость. Учёные и индустрия разрабатывают проекты по использованию ускорителей частиц для целей полупроводниковой литографии. В России, например, для сходных задач рассматривают вариант восстановления зеленоградского синхротрона. Над похожими проектами работают китайцы, а также заинтересовалась Intel. Изюминка проекта Inversion Semiconductor — компактность. Предложенная компанией установка в 1000 раз меньше задействованных в науке синхротронов. По сути, она может быть размером с обычный письменный стол, а это прямой путь в промышленные цеха для массового производства чипов. Проект Inversion Semiconductor поддержала инвестиционная компания Y-Combinator, которая выделила помещения для разработки. В основе будущей установки лежит хорошо известное физикам явление лазерно-волнового ускорения (LWFA, Laser Wakefield Acceleration). Это метод ускорения заряженных частиц, например, электронов, с использованием интенсивных лазерных импульсов. Мощный лазерный луч проходит через плазму, создавая в ней сильные электрические поля, которые формируют плазменную волну (или «кильватерную волну»). Эти поля могут ускорять частицы до релятивистских энергий на очень коротких расстояниях — порядка сантиметров, достигая градиентов ускорения в тысячи раз выше, чем в традиционных ускорителях. Главная проблема с технологией LWFA заключается в необходимости создания лазеров петаваттной мощности с длительностью импульса порядка фемтосекунд (10-15). Подобные установки не отличаются компактностью и крайне сложны в эксплуатации. Для научных целей это приемлемо, но для массового использования — однозначно нет. Однако даже если нужные лазеры будут созданы, остаётся ещё одна нерешённая проблема. На практике генерируемый таким образом свет отличается нестабильностью энергий отдельных частиц и широкими углами их расхождения. Хотя в целом свет получается когерентным и монохромным, управлять им чрезвычайно сложно. Также у молодой компании нет опыта создания литографических установок в целом, что либо заставит их обратиться к той же ASML (или к Canon и Nikon), либо потребует титанической работы по разработке с нуля собственной литографической установки. Обе перспективы представляются сомнительными, что вносит значительную долю неопределённости в судьбу проекта. Помимо создания литографических установок компактный источник рентгеновского света можно использовать для неразрушающего контроля качества продукции, что уже заинтересовало компанию Tesla, а также для проверки полупроводниковых масок, что нашло понимание у компании Applied Materials. Остаётся надеяться, что рано или поздно необходимость уменьшить масштаб техпроцесса производства чипов или потребность в снижении себестоимости производства заставят обратить внимание на компактные ускорители частиц. Разработчик охлаждения чипов с помощью лазеров наобещал с три короба и теперь ищет помощи у учёных
12.04.2025 [14:50],
Геннадий Детинич
На днях появились подробности о технологии молодой компании Maxwell Labs, которая предлагает охлаждать чипы фотонами. К лицензированию своей разработки стартап приступил в декабре 2024 года, пообещав революционный метод охлаждения процессоров и ускорителей в центрах обработки данных. Тогда же было заявлено о планах представить рабочие макеты систем охлаждения летом 2025 года и начать поставки решений клиентам в 2027 году. Как выяснилось, технология пока далека от внедрения. 
Источник изображений: Maxwell Labs Представляя технологию твердотельного фотонного охлаждения чипов на конференции по высокопроизводительным вычислениям SC24 в Атланте, компания Maxwell Labs демонстрировала её за закрытыми дверями и только по предварительной записи. На тот момент суть разработки оставалась неизвестной. Как позднее пояснил сайт The Register, в основе технологии лежит открытый в 2012 году эффект охлаждения при воздействии лазера на арсенид галлия. Причём отводящие тепло от чипа пластинки из арсенида галлия должны быть абсолютно чистыми — без посторонних примесей, иначе лазерный луч будет их не охлаждать, а нагревать. Чтобы наладить производство чистых пластин из арсенида галлия, компания Maxwell Labs заручилась поддержкой двух академических учреждений в США: знаменитых Национальных лабораторий Сандия (Sandia National Laboratories) и Университета Нью-Мексико (University of New Mexico). Эти организации помогут в изготовлении опытных образцов и разработке технологического процесса. Более того, с охлаждением чипов фотонами (лазерами) всё оказалось не так просто. Выяснилось, что лазер способен охлаждать лишь небольшой участок на пластине — размером всего в несколько сотен микрон. Это подводит к концепции точечного охлаждения чипов, когда необходимо направлять лазерное излучение строго в те области микросхемы (или охлаждающей пластины), которые нагреваются наиболее интенсивно. Для этого, например, могут применяться специальные световоды, обеспечивающие точную фокусировку лазерного луча.  Подробностей немного, но можно представить себе нечто вроде сети оптических каналов или волокон, размещённых на охлаждающей пластине из арсенида галлия. Лазер подключается ко входному каналу такой сети и охлаждает чип в строго определённых точках. Такое решение не станет универсальной системой охлаждения и будет лишь дополнять традиционные методы отвода тепла — с помощью жидкости, радиаторов или воздушного охлаждения. В компании признают, что пока не существует ни одного работающего прототипа твердотельной фотонной системы охлаждения. Все расчёты и оценки основаны исключительно на компьютерном моделировании. Тем не менее первый демонстрационный образец может быть создан уже к осени 2025 года, а поставки решений клиентам планируются на конец 2027 года. Китайские учёные создали передовой твердотельный лазер для полупроводниковой DUV-литографии
22.03.2025 [18:54],
Павел Котов
Китайские учёные построили компактную твердотельную лазерную систему, которая генерирует когерентный свет с длиной волны 193 нм. Это изобретение обещает прорыв в полупроводниковой литографии и других технологических областях. 
Источник изображения: spie.org Лазеры, работающие в глубоком ультрафиолете (DUV) с высокой энергией фотонов и короткими длинами волн, применяются в полупроводниковой литографии, спектроскопии высокого разрешения, прецизионной (высокоточной) обработке материалов и в квантовых технологиях. Их отличают высокая когерентность и низкое потребление энергии в сравнении с эксимерными или газоразрядными лазерами, то есть возможность создавать компактные установки. Китайским учёным удалось добиться значительного прогресса и построить компактную твердотельную лазерную систему, способную генерировать когерентный луч с длиной волны 193 нм, сообщается в рецензируемом научном журнале Advanced Photonics Nexus. Эта длина волны имеет решающее значение в полупроводниковой литографии — процессе травления сложных узоров на кремниевых пластинах, составляющих основу современной электроники. Лазерная система работает с импульсной частотой повторения 6 кГц, в ней используется усилитель на кристалле Yb:YAG (иттербий-допированный иттрий-алюминиевый гранат) и производится лазер с длиной волны 1030 нм. Луч разделяется на две части: одна проходит через нелинейный кристалл, где подвергается генерации четвёртой гармоники для производства луча 258 нм с выходной мощностью 1,2 Вт; вторая воздействует на оптический параметрический усилитель, генерируя лазер 1553 нм мощностью 700 мВт. Далее они объединяются в каскадных кристаллах LBO (триборат лития — LiB₃O₅), и производится лазер на 193 нм, достигающий средней мощности 70 мВт с шириной линии менее 880 МГц. Перед смешиванием частот исследователи ввели в луч 1553 нм спиральную фазовую пластину, благодаря которой стал генерироваться вихревой луч с орбитальным угловым моментом — спиральный лазерный луч. Таким образом, учёным удалось впервые произвести на твердотельной установке вихревой лазерный луч с длиной волны 193 нм. Он сможет применяться для затравки гибридных эксимерных лазеров на фториде аргона (ArF), использоваться в литографии кремниевых пластин, выявлении дефектов, в квантовой связи и оптическом микроманипулировании. Система предлагает более высокую эффективность и точность для полупроводниковой литографии и открывает новые возможности для производственных технологий. Генерация вихревого луча с длиной волны 193 нм обещает дальнейшие прорывы в этой области вплоть до революции в производстве электроники. Alphabet создала земного конкурента Starlink — компанию Taara, которая покрывает интернетом труднодоступные места с помощью лазеров
17.03.2025 [17:36],
Владимир Мироненко
Холдинг Alphabet выделил в независимую компанию Taara подразделение так называемой «фабрики прорывных технологий X», специализирующееся на разработке технологий передачи данных с помощью лазерных лучей, сообщил ресурс The Financial Times. Новая компания считается конкурентом спутникового сервиса Starlink компании SpaceX в области обеспечения интернетом труднодоступных и сельских регионов. 
Источник изображения: Moonshot/Taara В настоящее время технология Taara, основанная на разработках стартапа Loon, позволяет передавать данные со скоростью 20 Гбит/с между терминалами, находящимися на расстоянии 20 км. Она использует систему датчиков, оптики и зеркал, заменяя оптоволоконные линии для обеспечения связи в удалённых районах с меньшими затратами. Taara базируется в Саннивейле, недалеко от штаб-квартиры Google в Маунтин-Вью (Калифорния, США). Персонал компании насчитывает 20 человек, но она активно расширяется. По данным The Financial Times, Alphabet сохранит миноритарную долю в Taara, которая также получила финансирование от Series X Capital. Вместе с тем компания отказалась раскрыть подробности о своём начальном финансировании или финансовых целях. В настоящее время Taara ведёт деятельность в 12 странах, включая Индию и некоторые регионы Африки. В частности, компания создала 5-километровый лазерный мост над рекой Конго между Браззавилем и Киншасой, столицей Демократической Республики Конго, где интернет-соединение гораздо дороже. Также Taara дополняет перегруженные сети мобильной связи на таких мероприятиях, как музыкальный фестиваль Coachella в Калифорнии. Как утверждают в Taara, у компании есть множество технологических преимуществ по сравнению со Starlink. Её терминалы можно прикрепить к столбам, деревьям или зданиям всего за несколько часов, без необходимости запускать оборудование в космос с помощью ракет. Также отсутствует потребность в аукционах радиочастотного спектра. К тому же лазерные лучи могут пересекаться без помех, от которых страдают радиочастоты. В то время как Starlink продаёт подписки напрямую потребителям, Taara сотрудничает с крупными телекоммуникационными компаниями, такими как Bharti Airtel и T-Mobile, дополняя их основные волоконно-оптические сети в отдалённых местах или в густонаселённых районах, где прокладка традиционных коммуникаций невозможна или обходится слишком дорого. В прошлом месяце Taara представила компактный фотонный чип размером 13 мм, который заменит громоздкие терминалы с оптикой и зеркалами, обеспечивая возможность сразу нескольких соединений. С помощью такого чипа можно передавать данные на расстояние до 1 км со скоростью 10 Гбит/с, что ниже показателей существующего оборудования Taara, но экономически более выгодно. Лазерный луч впервые превратили в сверхтекучее твёрдое тело
07.03.2025 [11:27],
Геннадий Детинич
Учёные провели интересный эксперимент по получению новой фазы вещества — сверхтекучего твёрдого тела (Supersolid). Но самое ценное в этом исследовании — то, что вещество было получено путём превращения в него лазерного луча. Ранее в состояние сверхтекучего твёрдого тела учёные переводили более материальные субстанции, например газы. Со светом такой эксперимент проведён впервые, что может дать новые подсказки в поиске ответов о сущностях квантового мира. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews Состояние сверхтекучего твёрдого тела представляет собой сочетание твёрдых свойств с характеристиками сверхтекучей жидкости. Обычно такие состояния наблюдали у сверхохлаждённого гелия. Молекулы газа располагались в подобии кристаллической решётки, что позволяет относить supersolid-состояния к кристаллическим. В общем случае такие материалы характеризуются отсутствием вязкости, что также было подтверждено в эксперименте. Чтобы создать сверхтекучее твёрдое вещество, исследователи направили лазер на пластину арсенида галлия, на которой были нанесены специальные бороздки. Когда свет попадал на эти бороздки, взаимодействие между ним и материалом приводило к образованию поляритонов — особых гибридных частиц, которые удерживались в бороздках заранее заданным образом. Это заставляло поляритоны выстраиваться в кристаллическую структуру и, таким образом, проявлять свойства сверхтекучего твёрдого тела, о чём учёные рассказали в свежем выпуске журнала Nature. 
Источник изображения: Nature 2025 Группа исследователей планирует продолжить работу с новой фазой вещества, созданной из света, чтобы глубже изучить его структуру. Учёные отмечают, что новое состояние вещества, сформированное из света, может быть проще в исследовании, чем материалы, состоящие из атомов. Это, в свою очередь, поможет лучше понять природу материи в целом. Лазерный луч может отбрасывать тень, выяснили учёные
14.11.2024 [13:40],
Геннадий Детинич
Несовершенство 3D-симулятора нелинейно-оптических явлений в материалах, который в программе создавал тень от цифрового образа лазерного луча, заставило учёных задуматься об эксперименте, который позволил бы настоящему лазерному лучу отбрасывать тень. В обычных условиях такого никогда не происходит — светящиеся объекты и явления не создают теней. Но уникальный эксперимент сделал невозможное, и лазерный луч впервые обзавёлся собственной тенью. 
Тень на стенке рубина от зелёного лазера. Источник изображения: Raphael A. Abrahao Научная работа об открытии принята для публикации в рецензируемом журнале Optica. Эксперимент поставили учёные из Брукхейвенской национальной лаборатории США (Brookhaven National Laboratory, BNL). Опыт стал частью более широкого проекта по изучению нелинейно-оптических свойств материалов. «Лазерный луч, отбрасывающий тень, ранее считался невозможным, поскольку свет обычно проходит сквозь другой источник света, не взаимодействуя, — сказал руководитель исследовательской группы Рафаэль А. Абрахао (Raphael A. Abrahao). — Наша демонстрация весьма нелогичного оптического эффекта побуждает нас пересмотреть наше представление о тени». 
Тень от лазера на экране Для постановки эксперимента учёные посветили лучом зелёного лазера на одну сторону куба из рубина (популярного для экспериментов с лазером материала). На другую сторону куба перпендикулярно зелёному лучу направили свет интенсивного синего лазера. После этого на противоположной от освещённой синим лазером стороне рубинового куба возникла тень от зелёного лазера. Это была самая настоящая тень: она скользила по экрану вслед за перемещением зелёного луча, повторяя все изгибы экрана. 
Схема экспериментальной установки Как пояснили учёные, зелёный лазер изменял локальные свойства рубина, увеличивая поглощение синего лазера в таких областях (возбуждал в атомах рубина электроны, которые «мешались под ногами» у синего лазера с более короткой длиной волны). «Наше понимание теней развивалось рука об руку с нашим пониманием света и оптики, — поясняет Абрахао. — Это новое открытие может оказаться полезным в различных приложениях, таких как оптическая коммутация, устройства, в которых свет контролирует присутствие другого источника света, или технологии, требующие точного контроля светопропускания, связанного с мощными лазерами». Военные США заказали разработку мощных УФ-С лазеров — для связи, дезинфекции и сенсоров
01.11.2024 [13:43],
Геннадий Детинич
Группа учёных из Университета Центральной Флориды (University of Central Florida) получила от структур армии США грант на сумму $1 млн на разработку полупроводникового ультрафиолетового лазера диапазона C. Это самая крайняя и наиболее энергетически мощная часть УФ-спектра, способная уничтожать вирусы и бактерии за считанные минуты. Военных интересует вопрос надёжной дезинфекции помещений и воды, что также будет востребовано в гражданских целях. 
Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews Грант получили учёные Лиланд Нордин (Leland Nordin) и Лео Шовалтер (Leo Schowalter). Последний совместно с лауреатом Нобелевской премии Хироши Амано (Hiroshi Amano) создал первый УФ-С-лазер в Университете Нагои в 2019 году. Учёные должны разработать техпроцесс выращивания УФ-С-лазеров с минимальными дефектами кристаллической структуры, что позволит повысить срок их службы до более чем 10 тыс. часов. Современные ультрафиолетовые лазеры имеют ограниченный срок службы и не пригодны для широкого использования. Военные рассчитывают использовать УФ-С-лазеры также для связи вне зоны прямой видимости, для обнаружения взрывчатых веществ и для распознавания биологической и химической опасности. Для гражданского применения наиболее ценным станет возможность быстрой и простой стерилизации помещений, в чём особенно нуждаются больницы. Впоследствии эту технологию можно будет интегрировать в системы умного дома. В отсутствие жильцов одним нажатием кнопки можно будет обеззаразить комнаты от бактерий и вирусов. Ультрафиолетовый свет от Солнца в диапазоне УФ-С практически не доходит до поверхности Земли. Фактически он опасен для всего живого, поскольку вызывает мутации в биологических тканях. Но эта же особенность позволяет ожидать от УФ-С-лазера превосходных дезинфицирующих свойств, что в свете недавней пандемии и риска новых вспышек просто невозможно переоценить. Япония установила рекорд по скорости оптической связи между спутниками на низкой и высокой орбитах
12.10.2024 [16:33],
Геннадий Детинич
Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) сообщило, что провело серию успешных экспериментов по организации оптической связи в околоземном космическом пространстве. Данные передавались со спутника на низкой орбите на спутник ретрансляции на высоте 40 тыс. км. При этом достигнута рекордная для заданных условий скорость передачи в 1,8 Гбит/с, что найдёт отражение в новом уровне управления спутниками дальнего зондирования Земли. 
Слева модуль оптической связи для спутника-ретранслятора, справа — для Daichi 4. Источник изображения: JAXA Сбором данных занимался новейший спутник-шпион Daichi 4 (ALOS-4). Он был запущен на геосинхронную орбиту 1 июля 2024 года. Проверка его работы началась 4 июля, а с 20 августа началось тестирование модуля космической оптической связи. Данные по оптическому каналу принимал экспериментальный спутник LUCAS на солнечно-синхронной орбите на высоте 40 тыс. км. Затем он транслировал их на Землю по обычному радиоканалу. Максимально достигнутая скорость оптической связи между спутниками составила 1,8 Гбит/с, что для созданных условий стало мировым рекордом. Япония продолжит эксперименты с оптической передачей данных также на других высотах, например, с оптического модуля Кибо на МКС (для НОО 400 км). Оптическая связь с ретранслятором позволит спутникам наблюдения за Землёй подобным Daichi 4 дольше оставаться в режиме реальной передачи данных на Землю. В частности, без ретранслятора связь с Daichi 4 с наземной станцией продолжается всего 1 час, тогда как через LUCAS она продлевается до 9 часов. Важно отметить, что передача велась в оптическом диапазоне обычных волоконных сетей — 1,5 мкм. В JAXA считают, что это наиболее перспективный путь для развития космической связи — в диапазоне, для которого оборудование выпускается в наибольшем объёме. |
© 1997—2026 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
