По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.38

Опто- и нанофотоника в составе нанооптоэлектромеханических систем (НОЭМС)

Шульга Р. Н. канд. техн. наук, ВЭИ – филиал ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е. И. Забабахина», г. Москва

Оптоэлектроника и нанофотоника входят в состав нанооптоэлектромеханических систем (НОЭМС) с размерностью примерно 0,1 мм и используют диапазон видимого света, дополненного инфра- и ультрадиапазонами. Рассмотрено применение интегральных микрозеркал с электростатической активацией, которые находят широкое применение в миниатюрных робототехнических системах (в качестве оптических ключей) и системах анализа и обработки изображений (для отклонения лазерного луча и/или светового потока). Приведены примеры НОЭМС-устройств в виде наноактуаторов и наносенсоров, предназначенных для регистрации и определения физических параметров широкого круга объектов.

Литература:

1. Шульга Р.Н. Вещество: состав, свойства и электромагнитные проявления // В редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

2. Шульга Р.Н. Свет, лазеры и оптоэлектроника // В редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

3. Шульга Р.Н. Микроэлектромеханические системы (МЭМС) // В редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

4. Методы компьютерной фотоники. – URL: books.ifmo.ru

5. Степаненко С.А. Фотонный компьютер. – URL: photonics.su

6. Кирчанов В.С. Физические основы нанотехнологии, фотоники и оптоинформатики. – Пермь: ПНИПУ, 2019. – 221 с.

7. Головастиков Н.В. и др. Интеллектуальные технические системы на основе фотоники. – URL: ontologyof-designing.ru

8. Развитие фотоники в России и мире: публ. анал. доклад. – М.: – Битуби, 2016. – 432 с.

9. Калинкина М.Е., Пирожникова О.И., Ткалич В.Л., Комарова А.В. Микроэлектромеханические системы и датчики. – СПб.: Университет ИТМО, 2020. – 75 с.

10. Смирнов В.И. Наноэлектроника, нанофотоника и микросистемная техника: учеб. пособие / В.И. Смирнов. – Ульяновск: УлГТУ, 2017. – 280 с.

11. Федоров А.В. Физика и технология гетероструктур, оптика квантовых наноструктур: учеб. пособие / А.В. Федоров. – СПб.: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2009. – 195 с.

12. Цаплин А.И. Фотоника и оптоинформатика: учеб. пособие / А.И. Цаплин. – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2012. – 399 с.

13. Шелованова Г.Н. Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники: курс лекций / Г.Н. Шелованова. – Красноярск: Изд-во ИПК СФУ, 2009. – 220 с.

14. Малышев В.А. Основы квантовой электроники и лазерной техники: учеб. пособие. – М.: Высшая школа, 2005. – 543 с.

15. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века / П. Харрис. – М.: Техносфера, 2003. – 335 с.

16. Чурилов А.Б. Введение в наноэлектронику: учеб. пособие / А.Б. Чурилов. – Ярославль: Изд-во Ярославского ГУ, 2002. – 132 с.

17. Шишкин Г.Г. Наноэлектроника. Элементы, приборы, устройства: учеб. пособие / Г.Г. Шишкин, И.М. Агеев. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 408 с.

18. Щука А.А. Наноэлектроника: учеб пособие / А.А. Щука: под ред. А. С. Сигова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 342 с.

В отличие от микроэлектромеханических систем (МЭМС) и устройств для них, широко представленных на рынке и используемых в различных областях техники, устройства, произведенные по нанооптоэлектромеханическим (НОЭМС)технологиям, в лучшем случае, представлены в виде опытных лабораторных образцов или симуляционных моделей, которые предстоит воплотить в реальность. Материалом для изготовления НОЭМС-устройств служит кремний, графен или углеродные нанотрубки (УНТ). Примерами НОЭМС-устройств являются высокочастотные осцилляторы (до 10 ГГц), химические сенсоры, нанодвигатели и модуляторы. В источниках [1–3] описаны основные представления об элементах НОЭМС-устройств, в [4–6] приведены основы нанотехнологий и фотоники, [8–10] иллюстрируют конструкцию и применение устройств нанофотоники.

Цель статьи состоит в обобщении данных по устройствам оптоэлектроники и нанофотоники с целью последующего перехода от электронных компьютеров и систем к оптическим компьютерам и системам при замене электронов на фотоны.

Оптические МЭМС, часто называемые микрооптоэлектромеханическими системами (МОЭМС), вводят еще одну компоненту в МЭМС – оптическую. В ряду статических элементов МОЭМС можно выделить всевозможные оптические зеркала, линзы, призмы и светофильтры. Интегральные микрозеркала с электростатической активацией находят широкое применение в миниатюрных робототехнических системах (в качестве оптических ключей) и системах анализа и обработки изображений (для отклонения лазерного луча и/или светового потока).

Матрицы из микрозеркал являются основой оптико-электронных многовариантных переключающих коммутирующих систем, которые могут в широком диапазоне изменять оптические связи между входным комплексом волоконнооптических световодных каналов и соответствующим комплексом выходных световодных каналов. Такие устройства способны переключать и коммутировать большое число оптических каналов, при этом они могут осуществлять различные преобразования изображений. Подобные многоканальные микрозеркальные устройства могут быть использованы для разных целей, в т. ч. для кодирования и декодирования информации.

Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Опто- и нанофотоника в составе нанооптоэлектромеханических систем (НОЭМС). Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание его квалификации. 2024;6.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: