Фотоника – инновационная отрасль, использующая новейшие достижения лазерных и квантовых технологий.
Фотоника – область науки и техники, занимающаяся фундаментальными и прикладными аспектами работы с оптическими сигналами, а также созданием на их базе устройств различного назначения. Она объединяет в себе лазерную физику, оптоэлектронику, электрооптику, волоконную и интегральную оптику, нелинейную оптику, оптическую связь, оптическую обработку сигналов и голографию. По сути это аналог электроники, использующий вместо электронов кванты электромагнитного поля – фотоны. Фотонные технологии обработки сигналов существенно уменьшают энергопотери при передаче сигналов, а значит имеют большую возможность миниатюризации.
С фотоникой любой из нас сталкивается каждый день. Она присутствует в оптических волокнах, которые обеспечивают связь в Интернете, в лазерных указателях и сканерах, используемых в нашей повседневной жизни. Если вы носите умные часы, благодаря фотонике измеряется ваш пульс: зелёный диод в их конструкции излучает световую волну такой длины, которая поглощается молекулами гемоглобина в крови. Специальный датчик измеряет, сколько света нужной волны вернулось после столкновения с вашими тканями, и делает выводы о биологических параметрах, таких как пульс и насыщенность крови кислородом.
Развитие фотоники происходило благодаря работам множества ученых и инженеров в области оптики, электроники и других дисциплин. Однако важными вехами в развитии этой науки были открытие лазеров в 1960-х годах и разработка оптических волокон для передачи информации в 1970-х годах. Затем фотоника продолжала развиваться благодаря современным исследованиям в области квантовой оптики, нанотехнологий и фотонных кристаллов. Эти работы привели к созданию новых материалов, устройств и систем, расширяющих возможности фотоники в области световой коммуникации, медицины, энергетики и других отраслей.
С развитием фотоники появляются новые перспективы в области квантовой информатики: фотоны могут использоваться в качестве кубитов – базовых единиц квантовой информации. Это открывает путь к созданию более мощных и быстрых вычислительных систем, способных решать задачи, недоступные классическим компьютерам.
В настоящее время фотоника продолжает быть одним из ключевых направлений исследований и инноваций в области науки и технологий.
Фотоника находит применение в самых разных сферах:
Подробнее
RU 2819197 Микродисплей на основе органических светодиодов.
Изобретение относится к изделиям микроэлектроники, оптоэлектроники и фотоники, а именно миниатюрным дисплеям со светоизлучающей матрицей на основе органических светодиодов (organic light emitting diode — OLED). OLED-микродисплеи предназначены для построения средств отображения информации в оптико-электронных приборах, таких как приборы инфракрасного и мультиспектрального наблюдения и прицеливания, нашлемные и наголовные видеомодули, очки виртуальной, дополненной и смешанной реальности, проекционные системы отображения информации.
Подробнее
RU 2819591 Метаматериал для управления преломлением и отражением электромагнитного излучения.
Изобретение относится к радиотехнике и фотонике и может быть использовано в качестве частотно-селективной поверхностной или объемной структуры, для создания специальных экранов отсечки отраженных сигналов, радиомаскирующих покрытий, а также для обеспечения развязки между элементами в антенных решетках.
Подробнее
RU 2800338 Фотоэлектрический преобразователь энергии мощного лазерного излучения в энергию переменного тока.
Изобретение относится к области фотоники, электротехники и автоматики, предназначено для преобразования энергии мощного лазерного излучения в энергию периодического переменного тока заданной частоты с заданной частотой. Преобразование энергии лазерного излучения в энергию переменного тока осуществляется при помощи трех фотоэлектрических преобразователей, вырабатывающих постоянное напряжение одинакового напряжения.
Подробнее
RU 2788438 Оптический синапс.
Относится к области фотоники и микроэлектроники, а именно к оптическому синапсу, который имитирует биологический синапс, и может быть использовано в модулях, предназначенных для создания элементов оптических вычислительных систем, нейроморфных систем и устройств полностью фотонной памяти.
Подробнее
RU 219337 Устройство для оптической когерентной томографии на основе интегральной фотоники с встроенным триггером.
Задача полезной модели – повышение надежности и уменьшение массогабаритных показателей устройства для оптической когерентной томографии, а также расширение области применения в медицинской диагностике за счет миниатюризации части оптического сегмента устройства оптической когерентной томографии. Техническим результатом предлагаемого устройства для оптической когерентной томографии является повышение точности измерения за счет снижения потерь на соединениях между отдельными элементами.
Подробнее
US 2024151820 Кремниевое фотонное устройство для датчика LIDAR и метод его изготовления.
Структура кремниевого фотонного устройства для LIDAR включает первую изолирующую структуру и вторую изолирующую структуру, расположенные над одной или несколькими вытравленными кремниевыми структурами, покрывающими элемент подложки. Металлический слой располагается над первой изолирующей структурой без предварительного нанесения диффузионного барьера и адгезионного слоя.
Подробнее
CN 114184849 Приемная антенна микроволновой фотоники.
Изобретение обеспечивает приемную микроволновую фотонную антенну и относится к технической области измерения электрического поля. Приемная антенна на основе микроволновой фотоники состоит из датчика электрического поля на основе микроволновой фотоники и металлической антенны, в порту антенны используется метод согласования фидера с разомкнутой цепью, измерительный сигнал выводится через оптическое волокно в виде оптического сигнала, и решается проблема слабой помехозащищенности, когда традиционная антенна выводит сигнал через кабель. Метод может быть эффективно применен для измерения сигналов электрического поля в сложной электромагнитной обстановке.
Подробнее
CN 118036370 Метод проектирования и устройство фотонно-кристаллического поверхностно-излучающего лазера и интеллектуального терминала.
Изобретение раскрывает метод оптимизации конструкции поверхностно-излучающего лазера на фотонных кристаллах, который включает в себя следующие шаги: разработка первого набора инструкций, относящихся к фотонному кристаллическому поверхностному излучающему лазеру, ввод первой инструкции в большую языковую модель (например, chatGPT) для запроса и получение первого ответа и второго ответа, возвращаемого большой языковой моделью; ввод второго ответа в большую языковую модель для расширения и отладки кода для получения кода проектирования; фотонный кристаллический поверхностный излучающий лазер автоматически проектируется и оптимизируется через коды проектирования, так что следующие ключевые показатели эффективности удовлетворяются: одномодовый, высокая мощность, большая площадь выхода и малый угол расходимости. Изобретение обеспечивает общую стратегию проектирования и показывает, что большая языковая модель может направлять процесс проектирования и оптимизации нанофотоники на концептуальном и техническом уровне, и является важной вехой для автоматического сквозного проектирования и производства нанофотоники.
Подробнее
WO 2023288073 Универсальная фотонная томография.
Раскрыты система и метод определения осевого разрешения и глубины в системе оптической когерентной томографии для изображения поверхностей объекта, включая сканирование поверхностей с помощью перестраиваемого узкополосного лазерного источника и интерферометра при применении фазовой модуляции для создания интерферограммы, и использование интерферограммы для определения позиционной информации для поверхностей сканируемого объекта.
Подробнее
EA 36511 Фотонный резонансный двигатель.
Изобретение относится к оптико-механическим системам, предметом которого, в частности, является оптико-механическое устройство, ориентированное на извлечение механической энергии от фотонного источника. Фотонный двигатель содержит статическое первое оптическое резонаторное устройство, лежащее в первой плоскости; по меньшей мере второе подвижное оптическое резонаторное устройство, лежащее в параллельной плоскости на расстоянии образования стека, адаптированное к установлению связи в режиме затухающей волны между первым и вторым резонаторами, которые направляют резонансные симметричные или резонансные антисимметричные моды или комбинацию или взаимное наложение указанных симметричных и антисимметричных мод, в зависимости от расстояния образования стека, а также расстояния между первым и вторым резонаторами, и где после избирательного установления резонансной моды симметричных колебаний создается состояние притяжения второго резонатора по отношению к первому резонатору или при установлении резонансной антисимметричной моды устанавливается состояние отталкивания второго резонатора от первого резонатора.
Подробнее
CN 117950119 Метаповерхность оптического волокна и способ ее изготовления.
Изобретение раскрывает метаповерхность оптического волокна и способ ее изготовления и относится к области микронанофотоники. Метаповерхность оптического волокна включает в себя: оптическое волокно и метаповерхность, прикрепленную к концу оптического волокна через клейкий слой; метаповерхность включает в себя тонкую пленку, расположенную последовательно снизу-вверх, периодическую и тесно расположенную микронаноструктуру и защитную оболочку. Изобретение напрямую интегрирует метаповерхность на конце оптического волокна, что позволяет не только увеличить диапазон излучения излучаемого света в оптическом волокне, но также достичь эффекта небольшого размера, высокой интеграции и высокой гибкости.
Подробнее
US 11899334 Оптический модулятор на основе кремниевой фотоники.
Оптический модулятор включает в себя первые радиочастотные (РЧ) металлические электроды, которые работают как земля, фазовращатели, расположенные между первыми РЧ металлическими электродами для оптической модуляции оптического сигнала, передаваемого по оптическому волноводу, вторые РЧ металлические электроды, расположенные между фазовращателями для подачи РЧ электрического сигнала, полученного от драйвера, расположенного вне оптического модулятора, через один конец, резисторы-индукторы (RL), подключенные к другому концу вторых металлических ВЧ-электродов, индуктивная линия, расположенная между RL и источником питания для подачи напряжения смещения на оптический модулятор и драйвер, и кремниевый конденсатор, расположенный между RL и источником питания для предотвращения деградации характеристики ВЧ-отклика оптического модулятора на основе кремниевой фотоники, вызванной индуктивной линией.
Подробнее
WO 2022212881 Бесшовное сшивание для изготовления интегрированных оптических компонентов фотоники с несколькими сетками.
Аспекты настоящего изобретения направлены на изготовление чипов большой площади, имеющих интегрированные фотонные компоненты, содержащие оптические волноводы с низкими потерями. Чипы большой площади требуют использования нескольких сеток во время изготовления. Бесшовное сшивание соседних полей сетки достигается путем наложения на соседние поля сетки, сужения концов волновода и использования стратегически расположенных меток совмещения на штампе.
Подробнее
WO 2024054257 Активная нанофотоника для взаимодействия захваченных частиц.
Предлагается система, содержащая узел удержания частиц и один или несколько элементов манипулирования сигналами. Узел удержания частиц определяет множество положений частиц. Каждый элемент манипулирования сигналом из одного или более элементов манипулирования сигналом связан по меньшей мере с одним соответствующим положением из множества положений частиц и содержит активный нанофотонный компонент, имеющий динамически управляемый оптический эффект.
Подробнее
RU 2779410 Фотовозбуждаемый алмазный NV-лазер.
Изобретение относится к области квантовой электроники и фотоники и может быть использовано в квантовых информационных технологиях и интегральной фотонике для генерации лазерного излучения в красной части видимого спектра. Заявляемое изобретение содержит источник оптической накачки и лазерно-активный элемент в виде алмазного образца с высокой концентрацией замещающего азота и с меньшей на 1-2 порядка концентрацией NV-центров, который имеет металлизацию на одной или двух противоположных плоскопараллельных гранях, расположенных либо под прямым углом, либо под углом Брюстера, либо под другим углом к оптической оси лазерно-активного элемента, отличающийся усилением или генерацией лазерного излучения в спектральном интервале фононного крыла люминесценции NV-центров в отрицательном зарядовом состоянии.
Подробнее
RU 203297 Двухволновый фотодиод для средневолнового инфракрасного излучения.
Полезная модель относится к фотонике, а именно к средневолновым инфракрасным (ИК) оптическим устройствам на основе полупроводников А3В5, работающим в составе пирометров. Предложен двухволновый фотодиод для средневолнового инфракрасного излучения на основе монолитной гетероструктуры, содержащей полупроводниковую подложку InAs с электронным типом проводимости и выращенные на одной из ее поверхностей эпитаксиальные слои из узкозонных полупроводников А3В5 с дырочным и электронным типом проводимости с возрастающей по ходу лучей длинноволновой граничной длиной волны фоточувствительности, в которой слой на поверхности гетероструктуры и слой, граничащий с подложкой, выполнены с электронным типом проводимости.
Подробнее
RU 208572 Фотонный коммутатор.
Полезная модель относится к областям фотоники и оптоэлектроники и касается фотонного коммутатора. Фотонный коммутатор включает в себя оптические проводники и расположенный между оптическими проводниками многослойный модулирующий элемент. Один из слоев модулирующего элемента выполнен из материала с фазовым переходом Ge2Sb2Te5, который при воздействии управляющего оптического сигнала принимает устойчивое фазовое состояние: аморфное или кристаллическое.
Подробнее
IN 202441040814 Лазерная система безопасности.
Системы безопасности на основе лазеров относятся к области оптической техники и фотоники. Эта система использует лазерную технологию для различных приложений безопасности, включая обнаружение вторжений, защиту периметра и защиту активов. Они работают, излучая лазерные лучи и обнаруживая прерывания или изменения в диаграмме направленности, вызванные объектами или людьми. Технология включает в себя аспекты лазерной физики, оптики, обработки сигналов и иногда искусственного интеллекта для расширенного обнаружения и анализа угроз.