Научный архив: статьи

19‑я международная выставка лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики‑2025» – крупнейшее отраслевое событие, на котором были представлены современные достижения в области фотоники, оптики и лазерных технологий, – сопровождалась масштабной деловой программой. В рамках проходившего на выставке XIII Конгресса технологической платформы «Фотоника» 03 апреля 2025 года состоялась научно-производственная конференция «Оптико-электронные системы и компоненты», посвященная вопросам развития ключевых направлений оптоэлектроники и фотоники в Российской Федерации, создания импортозамещающих технологий, а также рассмотрению приоритетных проблемных вопросов и выработки предложений по их оперативному решению. Для качественного решения поставленных задач в январе 2025 года Фонд перспективных исследований совместно с ГНЦ РФ АО «НПО «Орион» создали Целевую поисковую лабораторию (ЦПЛ) «Технологии оптоэлектроники и фотоники

Использование в оптических сетях технологий OFDM и MIMO позволили существенно увеличить скорости передачи данных в транспортных сетях использующих, методы оптического мультиплексирования. Более того, дальнейший прогресс в повышении пропускной способности одномодового оптоволокна связывают с усовершенствованием методов коммутации цифровых потоков на основе технологий WDM-SDM. Для реализации таких технологий потребуется новая электронно-компонентная база, реализуемая в виде специализированных микросхем, изготовляемых на КМОП транзисторах с субмикронными проектными нормами. В наших исследованиях мы будем использовать модели транзисторов с проектными нормами 65 нм.

К современным импульсным источникам вторичного электропитания предъявляют требования по обеспечению электромагнитной совместимости. Для удовлетворения требованиям стандартов разработчики применяют специальные схемотехнические решения и входные фильтры. Чтобы правильно спроектировать фильтр разработчику нужно знать профиль кондуктивных помех, создаваемых преобразователем. В данной работе предложен подход к определению профиля кондуктивных помех на основе упрощённой модели микрополосковой линии Хаммерстада-Дженсена. Описанный в работе метод позволяет эвристически оценить паразитные параметры межсоединений на основе длин проводников между компонентами и параметров технологического стека на этапе разработки схемы. Приведены результаты сравнения профиля электромагнитных помех полученного в результате классического моделирования схемы преобразователя, моделирования по предложенному методу и профиля, полученного в результате измерений характеристик собранного макета преобразователя в лаборатории ЭМС. Предложенный метод позволил обнаружить гармонические составляющие помех в мегагерцовом диапазоне частот.

Проведены теоретическая оценка и аналитическое моделирование теплофизических параметров термопарных сенсоров с учетом требований по размерам сенсоров, их чувствительности и постоянной времени тепловой релаксации. Определены основные соотношения конструктивных элементов чувствительных ячеек с учетом характеристик технологических слоев, входящих в структуру мембран. Полученные результаты использованы в качестве исходных данных для топологического проектирования сенсорных элементов, и матричных массивов на их основе. Проведено проектирование топологии кристаллов с термопарными сенсорами с учетом возможностей технологического оборудования (нормы проектирования 0,8 мкм).

Выполнен анализ современного состояния разработок интегральных микросхем (ИМС) для жестких условий эксплуатации, на основании которого предложено использование арсенид-галлиевой технологии HBT-HEMT. Представлены результаты приборно-технологического (TCAD) моделирования электрических характеристик гетеропереходного биполярного транзистора со структурой pnp-типа на основе GaAs. Определены следующие основные параметры: напряжение Эрли Va, коэффициент усиления базового тока в схеме с общим эмиттером BETA, напряжение пробоя промежутка коллекторэмиттер VK3BR, граничная частота /гр. Исследовано влияние на указанные параметры атомарного состава x соединения AlGaAs, ширины активной базы WE и даны рекомендации по выбору их оптимальных значений. Приведена оценка изменения параметров приборной структуры pnp-HBT при вариации температуры.

Представлена методика определения потребности космической промышленности в перспективных изделиях электронной компонентной базы (ЭКБ) с точки зрения анализа унифицированного компоновочного состава бортовой аппаратурыи сквозной трансляции от требований, предъявляемых к целевым характеристикам космических аппаратов, до требований, предъявляемых к элементной базе. Предлагаемый авторами подход за счет использования методов, заложенных при проектировании современных и перспективных КА и за счет концентрации только на целевых характеристиках получения и преобразования целевой информации, позволяет без снижения точности упростить состав блоков и реализовать унифицированную модель. Описанный подход позволяет на базе программной реализации определять требуемые характеристики основной ЭКБ и формировать длительные планы-графики по обеспечению импортонезависимости в перспективных КА.

В статье проведен обзор 50 докладов, связанных с развитием электронной и радиоэлектронной промышленности, которые обсуждались на 33-й Международной конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Конференция состоялась в сентябре 2023 г. в городе Севастополь. В обзор включены доклады по научным направлениям журнала, представленные учеными университетов, НИИ и предприятий трех стран: Беларуси, Вьетнама и России. Анализируется исследования, связанные с обеспечением технологического прорыва в радиоэлектронной промышленности, развитие современных инфокоммуникационных технологий в гражданской, военной и космической отраслях.

Работа посвящена оценке возможности формирования канала утечки информации с дефекта оптического волокна, созданного путем теплового воздействия. Свойства неоднородностей оптического волокна, вызванные таким воздействием, на сегодняшний день практически не изучены, что определяет актуальность исследований. С учетом вышесказанного, целью исследования является определение характеристик неоднородностей оптического волокна, вызванных тепловым воздействием.

Используемые методы. В работе проведен расчет потерь мощности излучения, вносимых дефектом, вызванным тепловым воздействием при высокой температуре, а также мощности излучения, отводимой с дефекта за пределы оптического волокна. В ходе исследований характеристики неоднородностей оптического волокна, вызванных тепловым воздействием, оценивались также и по рефлектограммам.

Результат. В работе показано, что при помощи локального температурного воздействия удается сформировать дефект оптического волокна, позволяющий выводить часть оптического излучения за пределы этого волокна, то есть создать канал несанкционированного съема данных. Величина вносимых потерь мощности излучения на создаваемом дефекте возрастала с увеличением времени теплового воздействия на оптическое волокно. При времени теплового воздействия на оптическое волокно менее 1 с сформировать дефект с существенными вносимыми потерями мощности излучения не удавалось, а при времени теплового воздействия более 10 с вносимые потери на дефекте превышали 20 дБ (в этом случае прекращается передача данных зональных и магистральных ВОЛС). Показано, что с увеличением длины волны распространяющегося по волокну оптического излучения возрастают потери мощности излучения на дефекте, сформированном тепловым воздействием на оптическое волокно. Установлено, что при одинаковой потере мощности на дефекте, сформированном тепловым воздействием, мощность оптического излучения, отводимая с такого дефекта, имеет наибольшее значение при использовании оптического волокна G652, а наименьшее ‒ при использовании волокна G657.

Научная новизна работы состоит в исследовании ранее неизученных свойств неоднородностей оптического волокна, вызванных тепловым воздействием.

Практическая значимость. Результаты, приведенные в статье, могут найти применение при проектировании систем защиты информации, передаваемой по волоконно-оптическим линиям связи

Методом высокотемпературного (800 оС) твердофазного (одноступенчатого и двухступенчатого) отжига на кремниевых подложках с ориентацией (111) сфор-мированы поликристаллические и ориентированные пленки дисилицида бария (BaSi2) толщиной до 100 нм. Однофазность пленок и их оптическая прозрачность ниже 1,25 эВ доказана по данным рентгеновской дифракции и оптических спектро-скопических методов. Установлено, что ориентированные пленки BaSi2 проявляют преимущественную ориентацию кристаллитов [(301), (601)] и [(211), (411)] параллельных плоскости (111) в кремнии. В ориентированных пленках обнаружены проколы, плотность которых и размеры уменьшаются при увеличении времени осты-вания после отжига при 800 оС. Расчет межплоскостных расстояний в решетке BaSi2 для выращенных пленок показал сжатие объема элементарной ячейки на 2,7 % для поликристаллической пленки, а для ориентированных пленок BaSi2 на: 4,67 % (10 минут остывания) и 5,13 % (30 минут остывания). При исследовании спектров комбинационного рассеяния света с изменяемой мощностью лазерного излучения установлено, что наибольшей устойчивостью обладают ориентированные пленки BaSi2, которые перспективны для создания солнечных элементов на кремнии. Определена максимальная плотность мощности лазерного луча (3109 Вт/м2), которая не приводит к началу разрушения данных пленок.

В обзорной статье рассматривается мемристор как один из основных элементов нейроморфного вычисления, в частности будущего искусственного интеллекта. Рассмотрена архитектура кроссбарного включения мемристора в искусственную нейронную сеть. Описываются величины, которыми характеризуются основные свойства мемристоров всех типов. Анализируются мемристоры на основе различных активных слоев. Особое внимание уделяется мемристорам на основе двумерных материалов планарной и вертикальной архитектуры. Обсуждаются физические механизмы резистивного переключения, на которых основаны принципы работы мемристоров. В конце статьи перечисляются основные достоинства и недостатки по сравнению с существующими элементами памяти, используемыми в классических компьютерах.

В качестве объектов исследований использовались серийно выпускаемые многомодовые оптические волокна G651, кремниевые фотоэлектронные умножители ketek РМ 3325 и ON Semi FC 30035, а также Si-ФЭУ производства ОАО «Интеграл». Получены характеристики кремниевых фотоэлектронных умножителей и каналов утечки информации, сформированных на изгибах разного диаметра многомодового оптического волокна. Показана возможность использования кремниевых фотоэлектронных умножителей для регистрации оптического излучения, выходящего из области изгиба. Установлено, что уменьшение диаметра изгиба многомодового оптического волокна приводит к увеличению пропускной способности канала утечки информации, возникающего в области этого изгиба. Наибольшая пропускная способность образовавшегося при этом канала утечки информации 34,3 Мбит/с получена для диаметра изгиба волокна 5 мм при использовании фотоумножителя ketek РМ 3325.

Исследована возможность использования шумовых диодов для измерения температуры, а также применения этих диодов в качестве основы для создания сигнализаторов температуры. В качестве объектов исследования были выбраны кремниевые шумовые диоды производства ОАО «ЦВЕТОТРОН» (Республика Беларусь) моделей ND102L, ND103L, ND104L. Получено, что зависимости электрического тока шумового диода I от температуры T при постоянном напряжении обратного смещения, превышающем напряжение пробоя p–n-перехода шумового диода имеют линейный участок. Величина этого линейного участка зависит от величины превышения напряжением обратного смещения напряжения пробоя p–n-перехода шумового диода. Показано, что при напряжениях обратного смещения, превышающих напряжения пробоя p–n-перехода для температуры 318 К протяженность линейного участка зависимостей I от T
соответствовала всему исследуемому диапазону температур. Это может быть
положено в основу работы сигнализатора температуры на основе шумового
диода.