Ученый СГТУ ищет способ увеличить скорость передачи данных
Поделиться
Дата публикации: 29 января 2020
В конце декабря прошлого года стало известно, что молодые ученые СГТУ имени Гагарина Ю.А. стали победителями конкурса 2020 года на право получения грантов Президента Российской Федерации.
В их числе – кандидат физико-математических наук, доцент кафедр «Системотехника и управление в технических системах», «Приборостроение» и «Физика» Леонид Кочкуров. В своем проекте «Поляризационно-амплитудная манипуляция оптических сигналов в системах полупроводниковых лазеров с вертикальным резонатором с внешним воздействием для сверхскоростной передачи информации» он планирует исследовать возможность и перспективы использования массива полупроводниковых лазеров для генерирования и управления сложными оптическими сигналами, типичными для высокоскоростной оптоволоконной связи.
- Леонид Алексеевич, расскажите, пожалуйста, в чем актуальность вашего проекта?
- Из года в год объем передаваемых по сетям данных продолжает стремительно расти. Мобильные и облачные сервисы уже давно стали неотъемлемой частью нашей жизни. А вместе со всем этим растут и требования к сетям передачи данных. Сфера моего исследования как раз лежит в области поиска экономически выходных и эффективных на практике методов увеличения плотности потока передаваемой информации.
- Расскажите подробнее об основной идее проекта?
- Хорошо известно, что полупроводниковые лазеры с вертикальным резонатором (ЛВР) занимают лидирующие позиции в системах передачи данных благодаря своей низкой стоимости, высокой энергоэффективности и малых габаритов. Большинство используемых на сегодняшний день подобных лазеров работают на длине волны 850 нм, а максимальная скорость передачи данных составляет 70 Гбит/c. Однако также наблюдается значительный прогресс в исследованиях одномодовых лазеров на 1550 нм, которые представляют наибольший интерес для целей передачи данных по волоконным сетям. Использование матриц из полупроводниковых лазеров позволило добиться скоростей на уровне 400 Гбит/с. Такие рекордные скорости возможны лишь при применении новых форматов модуляции сигнала, которые используют переключение поляризации излучения и фазовую манипуляцию сигнала. Появление перестраиваемых ЛВР также делает актуальным изучение вопроса об их использовании при передаче оптической информации, использующей современные форматы передачи.
Для подавления амплитудных шумов может быть использован лазер, синхронизуемый внешним сигналом с амплитудной и фазовой модуляцией. Так как в генераторе амплитудные изменения подавляются, в то время как фаза генератора может быть изменена достаточно быстро, то такая система представляется перспективной.
Кроме этого, изучение динамики лазерных систем, состоящих из большого числа лазеров (более 100) представляет сложную задачу, не решенную к настоящему времени.
Таким образом, для решения задачи значительного повышения скорости передачи информации по волоконным линиям одним из возможных путей является переход к использованию массива лазеров и перспективных форматов модуляции.
- Планируете ли вы создание реального прототипа на основе исследований?
- Первостепенной задачей сейчас стоит исследование именно теоретической стороны вопроса, а именно разработка и апробация математических моделей, написание программ, изучение различного рода динамики системы и анализ перспектив ее использования. Однако, в дальнейшем мы планируем применить полученные нами результаты на практике.
- Кто помимо вас участвует в проекте?
- Вместе со мной в проекте участвуют аспиранты кафедры «Физика» С. С. Волчков и Е. В. Ушакова.
- Леонид Алексеевич, как давно вы работаете конкретно в этой области?
- Лазерные технологии я начал изучать еще в студенчестве. Моя первая научная работа была связана именно с полупроводниковым лазером с вертикальным резонатором. Правда, задача тогда ставилась несколько другая: она стояла в стороне от телекоммуникационных сетей. А далее наработки плавно перешли в основу моей кандидатской диссертации. Здесь огромное спасибо хотелось бы сказать моим научным руководителям: д.ф.-м.н., профессору СГТУ имени Гагарина Ю.А. Мельникову Л. А.; к.ф.-м.н., доценту СГУ имени Н.Г. Чернышевского Конюхову А. И.; старшему научному сотруднику Саратовского филиала ИРЭ РАН, к.ф.-м.н., Морозову Ю. А., а также многим другим коллегам и наставникам, с которыми я продолжаю сотрудничать.
- Планируете ли вы привлекать студентов СГТУ к работе над проектом?
- Да, конечно, определенные задачи будут предлагаться в качестве курсовых и дипломных работ нашим учащимся. Я считаю, что подобная практика играет неоценимую роль в учебном процессе.
- Существуют ли патенты на использование данных технологий? Аналоги в России и за рубежом?
- Определенные работы в этой области уже ведутся какое-то время. Однако широко эта технология еще не изучена. С нашей стороны в конце второго года работы планируется подача заявки на регистрацию прав интеллектуальной собственности.
- Имеются ли у вас какие-либо партнеры в этой направлении?
- Да, конечно. Мы активно сотрудничаем с Институтом фотонных технологий при Астонском университете города Бирмингема, а также с коллегами из инновационного центра «Сколково». Все они заинтересованы в успешных результатах в этом направлении. Со своей стороны мы также надеемся на плодотворное сотрудничество.
- Леонид Алексеевич, расскажите, пожалуйста, в чем актуальность вашего проекта?
- Из года в год объем передаваемых по сетям данных продолжает стремительно расти. Мобильные и облачные сервисы уже давно стали неотъемлемой частью нашей жизни. А вместе со всем этим растут и требования к сетям передачи данных. Сфера моего исследования как раз лежит в области поиска экономически выходных и эффективных на практике методов увеличения плотности потока передаваемой информации.
- Расскажите подробнее об основной идее проекта?
- Хорошо известно, что полупроводниковые лазеры с вертикальным резонатором (ЛВР) занимают лидирующие позиции в системах передачи данных благодаря своей низкой стоимости, высокой энергоэффективности и малых габаритов. Большинство используемых на сегодняшний день подобных лазеров работают на длине волны 850 нм, а максимальная скорость передачи данных составляет 70 Гбит/c. Однако также наблюдается значительный прогресс в исследованиях одномодовых лазеров на 1550 нм, которые представляют наибольший интерес для целей передачи данных по волоконным сетям. Использование матриц из полупроводниковых лазеров позволило добиться скоростей на уровне 400 Гбит/с. Такие рекордные скорости возможны лишь при применении новых форматов модуляции сигнала, которые используют переключение поляризации излучения и фазовую манипуляцию сигнала. Появление перестраиваемых ЛВР также делает актуальным изучение вопроса об их использовании при передаче оптической информации, использующей современные форматы передачи.
Для подавления амплитудных шумов может быть использован лазер, синхронизуемый внешним сигналом с амплитудной и фазовой модуляцией. Так как в генераторе амплитудные изменения подавляются, в то время как фаза генератора может быть изменена достаточно быстро, то такая система представляется перспективной.
Кроме этого, изучение динамики лазерных систем, состоящих из большого числа лазеров (более 100) представляет сложную задачу, не решенную к настоящему времени.
Таким образом, для решения задачи значительного повышения скорости передачи информации по волоконным линиям одним из возможных путей является переход к использованию массива лазеров и перспективных форматов модуляции.
- Планируете ли вы создание реального прототипа на основе исследований?
- Первостепенной задачей сейчас стоит исследование именно теоретической стороны вопроса, а именно разработка и апробация математических моделей, написание программ, изучение различного рода динамики системы и анализ перспектив ее использования. Однако, в дальнейшем мы планируем применить полученные нами результаты на практике.
- Кто помимо вас участвует в проекте?
- Вместе со мной в проекте участвуют аспиранты кафедры «Физика» С. С. Волчков и Е. В. Ушакова.
- Леонид Алексеевич, как давно вы работаете конкретно в этой области?
- Лазерные технологии я начал изучать еще в студенчестве. Моя первая научная работа была связана именно с полупроводниковым лазером с вертикальным резонатором. Правда, задача тогда ставилась несколько другая: она стояла в стороне от телекоммуникационных сетей. А далее наработки плавно перешли в основу моей кандидатской диссертации. Здесь огромное спасибо хотелось бы сказать моим научным руководителям: д.ф.-м.н., профессору СГТУ имени Гагарина Ю.А. Мельникову Л. А.; к.ф.-м.н., доценту СГУ имени Н.Г. Чернышевского Конюхову А. И.; старшему научному сотруднику Саратовского филиала ИРЭ РАН, к.ф.-м.н., Морозову Ю. А., а также многим другим коллегам и наставникам, с которыми я продолжаю сотрудничать.
- Планируете ли вы привлекать студентов СГТУ к работе над проектом?
- Да, конечно, определенные задачи будут предлагаться в качестве курсовых и дипломных работ нашим учащимся. Я считаю, что подобная практика играет неоценимую роль в учебном процессе.
- Существуют ли патенты на использование данных технологий? Аналоги в России и за рубежом?
- Определенные работы в этой области уже ведутся какое-то время. Однако широко эта технология еще не изучена. С нашей стороны в конце второго года работы планируется подача заявки на регистрацию прав интеллектуальной собственности.
- Имеются ли у вас какие-либо партнеры в этой направлении?
- Да, конечно. Мы активно сотрудничаем с Институтом фотонных технологий при Астонском университете города Бирмингема, а также с коллегами из инновационного центра «Сколково». Все они заинтересованы в успешных результатах в этом направлении. Со своей стороны мы также надеемся на плодотворное сотрудничество.