Благодаря новому метаматериалу фильтры для оптических систем связи обретут ультраузкополосность и повышенную теплостойкость!

Благодаря новому метаматериалу фильтры для оптических систем связи обретут ультраузкополосность и повышенную теплостойкость!

В оптоволоконных системах связи для фильтрации помех самыми перспективными на сегодняшний день считаются устройства на основе метаматериалов, в которых используются «решеточные» структуры из наночастиц золота или серебра, обладающие способностью плазмонного резонанса. Это физическое явление проявляется при воздействии оптического излучения на атомы, находящиеся в поверхностных слоях электропроводящих наночастиц, которое вызывает колебания электронных орбит относительно ядер атомов, с частотой, определяемой материалом, формой и взаимным расположением наночастиц в упорядоченной решетке.

Материалы, в которых наблюдается этот эффект называют плазмонными, однако практически во всех известных на сегодняшний день плазмонных материалах резонансные свойства подавляются нагревом, вызываемым оптическим излучением с высокой удельной мощностью, то есть теряют способность фильтрации.

И вот недавно появился новый плазмонно-резонансный метаматериал, свойства которого не изменяются при сильном нагреве. Этот материал разработан международной группой ученых, работающих в Федеральном исследовательском центре «Красноярский научный центр СО РАН», Сибирском федеральном университете, Сибирском государственном университете науки и технологий им. М.Ф. Решетнева, Институте физики им. Л. В. Киренского СО РАН, Королевском технологическом институте (Швеция) и Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне. В структуре этого материала применены наночастицы нитрида титана, обладающего теплостойкостью, в разы более высокой, чем у золотых или серебряных наночастиц.

Кроме указанного преимущества, метаматериал на основе решетки из наночастиц нитрида титана обладает также уникальными свойствами плазмонного резонанса, позволяющего «вырезать» из попадающего на него спектра оптических частот очень узкие «окна», благодаря чему становится возможным синтез «ультразкополосных» фильтров, пропускающих полезные сигналы (на практически одной длине волны) и эффективно отражающих шумы и помехи.

Еще одним достоинством нитрид-титановой решетки является то, что она работает в ближнем ИК-диапазоне частот — самом распространенном в системах и оборудовании оптический связи.

Ну и, конечно же, важен экономический аспект использования нового метаматериала: поскольку стоимость композита определяется главным образом стоимостью наночастиц, а нитрид титана в разы дешевле серебра (не говоря уже о золоте), то и оптические фильтры на основе наночастиц нитрида титана будут существенно дешевле.

Share on FacebookShare on VKShare on Google+Tweet about this on Twitter

Добавить комментарий