На своей волне
Оптоволокно — это самый быстрый способ передачи данных по сети. Он применяется повсюду: от обеспечения устойчивым интернетом дачных поселков до использования на космических аппаратах, самолетах и кораблях. Оптоволокно также позволяет переносить огромные объемы данных по одному каналу, поэтому используется для передачи информации на большие расстояния.
В Центре компетенций НТИ «Фотоника» на базе Пермского Университета (ПГНИУ) ученые создают технологии и технологического оборудования для изготовления активных компонентов фотонных интегральных схем (ФИС). Проще они называются фотоприемниками и выполняют функцию преобразователя. По оптоволоконному кабелю идет оптический сигнал — импульсы света. Чтобы он пришел на компьютер или другое устройство, его нужно преобразовать в электрический. Эту задачу и выполняют разрабатываемые компоненты. Работы проводятся в рамках проекта «Фосфид».
— Сам фотоприемник — это небольшое устройство размером с наушник, — пояснил доцент Национального исследовательского университета ИТМО, участник проекта Евгений Колодезный. — С одной стороны у него разъем для оптоволоконного кабеля, с другой — электрический разъем, откуда снимается сигнал, который потом обработает вычислительная техника.
Телекоммуникационная оптоволоконная техника работает строго на двух длинах волн. Изготовить ее можно только на основе соединения двух химических элементов, металла индия (In) и фосфора (P).
— Сейчас компании, которые занимаются оптоволоконным оборудованием, собирают свои системы из импортных комплектующих, — рассказал «Известиям» Евгений Колодезный. — Чтобы преодолеть такую зависимость, необходимо разрабатывать свои комплектующие — в частности, оптоволоконные линии связи и их компоненты, необходимые для приема сигнала.
Разработка ученых из Центра компетенций НТИ «Фотоника» на базе ПГНИУ позволит наладить производство этих комплектующих на территории страны. Помимо телекоммуникационного оборудования их будут использовать для систем мониторинга окружающей среды, медицинской фотоники, в других областях.
— Основная цель проекта — разработка полностью отечественной технологии производства активных компонентов ФИС, — рассказал руководитель проекта, доцент кафедры нанотехнологии и микросистемной техники ПГНИУ Антон Журавлев. — В рамках проекта разрабатываются два типа фотоприемных модулей на платформе InP. Сейчас выполнено эскизное проектирование одного из типов фотоприемников, предназначенного для систем мониторинга окружающей среды. В этом году будет завершено эскизное проектирование второй модификации фотоприемника для систем телекоммуникаций. Также будут изготовлены первые макеты устройств.
В рамках разработки эскизного проекта ученые провели расчеты конструкции всего модуля в целом и его составных частей: кристалла, корпуса, оптических компонентов. Выбран оптимальный вариант для дальнейшей проработки.
Готов на замену
Эксперты считают, что производство InP структур в России позволит развиваться не только оптоволоконным технологиям, но и многим другим.
— Фосфид индия — это один из перспективных материалов развития современной фотоники, — сообщил директор НОЦ Функциональные Микро/Наносистемы Илья Родионов. — Несмотря на то, что в сравнении с другими материалами фосфид индия обладает ограниченными возможностями по миниатюризации компонентов схем, структуры на его основе могут служить как лазерами и фотоприемниками, так и выступать в качестве пассивной волноводной базы. Это важно для устройств, используемых в волоконных системах связи.
Стоимость одного такого модуля примерно равна цене иностранному прибору, или даже чуть ниже. Единственный компонент, который пока приходится всё же закупать за рубежом, — это непосредственно подложки InP (выглядят как тонкие пластинки диаметром три дюйма, очень хрупкие). Всё остальное создается в России. Причем по характеристикам, как обещают авторы разработки, устройства не будут уступать зарубежным.
Предприятия из сферы телекоммуникаций не против перейти на отечественные компоненты. В компании Т8, занимающейся телекоммуникационным оборудованием спектрального уплотнения (DWDM) и оптическими сетями связи, сообщили, что использует доступные на рынке отечественные компоненты, как собственного производства, так и партнеров.
— Мы открыты к сотрудничеству со всеми отечественными компаниями, которые разрабатывают и производят конкурентоспособные изделия, применимые в составе наших систем, — сообщил заместитель генерального директора по техническому развитию компании Андрей Леонов. — По нашему опыту при положительных результатах тестирования потребуется время — около полугода — для согласования технических характеристик, внесения изменений в технологические процессы, проведение тестирования надежности и долговечности.
Авторы проекта планируют расширить линейку своей продукции. Работы по проекту «Фосфид» завершатся в 2024 году.
Ольга Коленцова
