Базовый принцип и установка фотонно-фононной памяти. а. Процесс хранения: импульс с оптическими данными истощается сильным импульсом на запись в противоположном направлении, на несколько наносекунд сохраняя информацию в виде акустического фонона. b. Процесс извлечения: импульс на чтение истощает акустическую волну, преобразуя данные обратно в оптическую форму. c. Упрощённая схема экспериментальной установки. На вставке показан халькогенидный чип рядом с 50-центовой австралийской монетой. Чип содержит более 100 спиральных волноводов различной длины (8,6; 11,7 и 23,7 см). Полная схема экспериментальной установки опубликована в научной статье.
Исследователям из Нанонаучного центра Сиднейского университета удалось значительно (на пять порядков) замедлить передачу данных в оптическом чипе, переведя информацию из оптических волн в акустические. То есть информация надёжно передаётся внутри микрочипа в виде звука, а затем конвертируется обратно в свет. Микросхема одновременно работает на разных длинах волн.
Читать полностью »
Группа исследователей из университета науки и технологий короля Абдуллы (Саудовская Аравия) объявила о создании материала с рекордно низкой отражательной способностью в видимом и инфракрасном свете. То есть это самое чёрное вещество на Земле. Как сказано в научной работе, которая опубликована в журнале Nature Nanotechnology, идея создания такого материала родилась после изучения белого бриллиантового жука (Cyphochilus), самого белого существа в природе.
Читать полностью »
Сегодня хочу рассказать об одном интересном процессе изготовления нестандартного изделия – безэховой волноводной камеры. На первой встрече с заказчиком выяснилось главное требование — сроки. Зарубежные исполнители нестандартных узлов, к которым обратился заказчик, указывали от полугода до восьми месяцев. В процессе общения с заказчиком постепенно вырисовывалась концепция изделия: определили внешний вид, в трех вариантах, в зависимости от технологии изготовления. Было проведено, так сказать, маркетинговое исследование по размещению заказов по деталям и узлам изделия. Сразу определилась основная проблема: заводы и небольшие фирмы, принципиально не отказываясь от единичного изделия, сам процесс затягивали до смешного. То есть, уже на стадии согласования частностей, мы понимали, что и здесь, в России, история потянет на месяцы. Объяснять этот известный факт, думаю, не надо, многие сталкивались. Нам же хотелось сдать готовое изделие уже летом. Поэтому решили, как это ни парадоксально звучит, применить пластики и технологию аддитивного производства.
Противоречие в том, что камера должна обеспечивать требуемую по ТЗ токопроводимость. Опять же, инженеры, например, принципиально отказывались браться за эту разработку (попросту сказать: думать на эту тему). Они не говорили мне в лицо, что я дилетант и несу чушь, нет. Они терпеливо обьясняли: «подобные вещи должны быть металлическими. Подобные изделия могут сделать только на паре номерных заводов в Москве и Московской области. И вообще, «оборудования в стране нет, оснастки нет, и кругом ходят идиоты»». В целом, такой была психологическая обстановка, в рамках которой мы взялись изготовить из пластмассы токопроводную камеру с шестым классом по шероховатости внутренних полостей.
По рабочим эскизам заказчика мы изготовили чертежи и 3D-модель. Размеры в чертежах согласовали по телефону и с помощью электронной почты. Это заняло три дня (чертежи были неполные). Подумали, подумали, да и запустили в печать изделие: посмотреть было очень любопытно, что же за штука будет. Печатали часть на Ultimaker 2 и половину на Пикассо (Российский изготовитель 3D-принтеров).
MPB (MIT Photonic Bands) — бесплатная программа с открытым исходным кодом, которая была изначально разработана для расчёта дисперсионных диаграмм фотонных кристаллов.
MEEP — такая же бесплатная программа с исходным кодом, которая используется для моделирования поведения электромагнитных волн в различных средах (фотонные кристаллы, волноводы, резонаторы и тому подобное).
Обе программы были разработаны в Массачусетском технологическом институте (MIT) и обе постоянно получают новые возможности. MPB была написана Стивеном Джонсоном (англ. Steven G. Johnson) во время его аспирантской работы. MEEP была написана чуть позже с участием Стивена.
Обе программы рассчитывают распределения электрических и магнитных компонентов электромагнитного поля, используя комбинацию численных и аналитических методов решения системы уравнений Максвелла (в одно-, дву- или трёхмерных структурах), но каждая из них делает это по-своему. Если MPB рассчитана на применение в отношении периодических и квазипериодических структур и вычисления частот стоячих волн (мод) в этих структурах, то MEEP разработана для моделирования распространения электромагнитных волн через те же фотонные кристаллы, диэлектрические зеркала, по волноводам и внутри резонаторов. Она позволяет рассчитывать те же дисперсионные диаграммы фотонных кристаллов, частоты стоячих волн как в фотонных кристаллах, так и непериодических структурах, спектры пропускания и отражения различных структур, потери на сгибах волноводов и многое другое. Для этого MEEP использует целый арсенал различных источников излучения, граничных условий и поглотителей излучения (PML).
Последние версии MPB и MEEP могут взаимодействовать друг с другом. Например, возможно написать программу для MEEP, которая запросит у MPB расчёт компонентов поля для основной моды волновода, а потом будет использовать эти компоненты для возбуждения этой моды в оптическом волноводном волокне. В результате можно будет промоделировать распространения основной моды по волноводу и отобразить результат расчётов в сторонних программах. Пример показан ниже, где виден результат расчёта компонентов волны, которая покидает оптическое волокно. Для отображения этого результата использовалась бесплатная программа Paraview.
Мне в работе приходится пользоваться этими программами, устанавливать и помогать в установке другим людям. В списках рассылки этих программ временами проскакивают вопросы об установке этих программ от русскоязычных пользователей. С удивлением для себя я не нашёл инструкций по установке в русскоязычной части Интернета и решил опубликовать их тут.
Читать полностью »
