Впервые в этой области исследователи из инженерного колледжа Грейнджер при Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне сообщили о лазерной генерации с фотонной накачкой с помощью скрытого диэлектрического фотонно-кристаллического лазера с поверхностным излучением, излучающего при комнатной температуре и безопасной для глаз длине волны. Их результаты, опубликованные в журнале IEEE Photonics Journal, улучшают существующий дизайн лазеров и открывают новые возможности для применения в оборонных целях.

На протяжении десятилетий лаборатория Кента Чокетта, профессора электротехники и вычислительной техники, изучала VCSEL - тип лазера с поверхностным излучением, который используется в таких распространенных технологиях, как смартфоны, лазерные принтеры, сканеры штрих-кодов и даже транспортные средства. Но в начале 2020 года лаборатория Choquette заинтересовалась новаторскими исследованиями японской группы, которая представила новый тип лазера под названием лазеры с поверхностным излучением на фотонных кристаллах, или PCSELs.

PCSEL - это новейшая область полупроводниковых лазеров, в которых используется слой фотонных кристаллов для получения лазерного луча с весьма желательными характеристиками, такими как высокая яркость и узкие круглые пятна. Этот тип лазера полезен для оборонных приложений, таких как ЛиДАР - технология дистанционного зондирования, используемая для картографирования полей сражений, навигации и отслеживания целей. При финансовой поддержке Исследовательской лаборатории ВВС группа Чокетта хотела изучить эту новую технологию и внести свои собственные разработки в развивающуюся область.

"Мы считаем, что PCSEL будут чрезвычайно важны в будущем", сказала Эрин Рафтери, аспирант кафедры электротехники и вычислительной техники и ведущий автор статьи. "Они просто еще не достигли промышленной зрелости, и мы хотели внести свой вклад в это".

PCSEL обычно изготавливаются с использованием отверстий для воздуха, которые образуются внутри устройства после того, как полупроводниковый материал отрастает по периметру. Однако атомы полупроводника имеют тенденцию перестраиваться и заполнять эти отверстия, нарушая целостность и однородность фотонно-кристаллической структуры. Чтобы решить эту проблему, инженеры компании Grainger из Иллинойса заменили воздушные отверстия на твердый диэлектрический материал, чтобы предотвратить деформацию фотонного кристалла во время повторного роста. Внедрив диоксид кремния в полупроводниковый нарост в качестве части слоя фотонных кристаллов, исследователи смогли продемонстрировать первое доказательство концептуального дизайна PCSEL с элементами скрытого диэлектрика.

"Когда мы впервые попытались восстановить диэлектрик, мы не знали, возможно ли это вообще", сказал Рафтери. "В идеале для выращивания полупроводников необходимо поддерживать очень чистую кристаллическую структуру на всем протяжении, начиная с базового слоя, чего трудно достичь с помощью такого аморфного материала, как диоксид кремния. Но на самом деле нам удалось обрасти диэлектриком с боков и соединиться сверху".

Специалисты в этой области ожидают, что в ближайшие 20 лет эти новые и усовершенствованные лазеры будут использоваться в автономных транспортных средствах, лазерной резке, сварке и связи в открытом космосе. Тем временем инженеры из Иллинойса усовершенствуют свою нынешнюю конструкцию, воссоздав то же самое устройство с электрическими контактами, позволяющими подключать лазер к источнику тока для получения питания.

"Для достижения этого результата был необходим совместный опыт Erin и сотрудников Minjoo Larry Lee group, а также оборудование и экспертиза исследовательской лаборатории ВВС на базе ВВС Райт-Паттерсон", сказал Чокетт. "Мы с нетерпением ждем начала эксплуатации диода PCSEL".

Специалисты Московского технического университета связи и информатики (МТУСИ) заявили о проделанной ими работе по усовершенствованию популярного аудиоформата MP3. За стенами российского учебного заведения разработали алгоритм, позволяющий сохранять качество исходного звука без увеличения размера самого файла. Кроме того, этот алгоритм позволяет на 20% уменьшить вес файла, сохранив при этом изначальное качество фонограммы.

«Формат MP3, несмотря на популярность, имеет недостатки. Например, при оцифровке аналогового сигнала (импульсно-кодовой модуляции, ИКМ) в цифровой на скорости 250–270 Кбит/с теряются нюансы, так называемые атаки, которые определяют насыщенность звука и его разборчивость», — пояснили разработчики.

Новый метод позволяет не просто сохранить исходное качество звука, но и улучшает его даже на скорости 56 Кбит/с — звучание становится настолько чистым, как при базовой 16-разрядной ИКМ (самой популярной кодировке звука). Также разработчики заявили, что их алгоритм не приводит к появлению искажений и шумов при преобразовании аналогового сигнала в цифровой.

«Метод сжимает динамический диапазон до 10–15 дБ, но звук передается без искажений. А качество даже при использовании 16-битного формата сравнимо с 32-битным входным сигналом, то есть негативные стороны 16 бит снижены», — пояснили в МТУСИ.

Проведённые исследования показали, что новый алгоритм даёт высокое качество звучания, неотличимое от исходников — люди, слушавшие записи, даже не замечали разницы.

Авторы разработки уверены, что созданный ими алгоритм окажется максимально полезным для студий звукозаписи, стриминговых платформ, а также небольших устройств, которые обладают минимальным объёмом памяти.

«Перспектива замены MP3 более современными алгоритмами выглядит обоснованной. Сейчас такие решения типа SoundStream от Google уже демонстрируют качество 128 Кбит/с на скорости 3 Кбит/с — это хорошие цифры. На мой взгляд, исследование ученых по моделированию аудиокорректоров закладывает базу для инноваций, как у Google», — говорят эксперты.

Хочется отойти немножко от рабочих процессов и рассказать о чем-то более близком и человеческом, об отношениях между людьми на автомобильном заводе.

Как удавалось компании построить и поддерживать самую дружескую и доверительную атмосферу в команде – загадка для меня и по сей день.

У нас не было тренингов по сплочению, и не было тимбилдингов, а все настраивалось как-то само собою. Может быть, все дело было в обилии молодежи, ведь среди нас не было никого старше 45 лет, а может быть культура корпоративная тому способствовала, - но почти все свободное время мы проводили вместе. Вечера с корейскими менеджерами Hyundai - в питерских клубах, а выходные – со своим отделом на природе. Корейцы безумно желали познакомиться с местными девчонками и таскали нас с собою по всем гламурным заведениям города, оплачивая наши счета и используя нас в качестве переводчиков. Немцы и австрийцы, напротив, находили в заведениях самый уединенный угол, кучковались за одним столом, и весь вечер молча поглощали тонны пива, наблюдая, как корейцы зажигают на танцполах.

Роберт, мой наставник и добрый товарищ, тогда влюблен был в менеджера по качеству Алевтину и это было взаимно. Они, как подростки, краснели в присутствии друг друга, их речь начинала запинаться, а когда они оказывались наедине – так и вовсе впадали в ступор и оба стояли молча, глядя себе под ноги.

Ронни, наш менеджер по техническому обслуживанию, сильно полный и очень веселый парень-балагур, летом решил руками поймать гадюку, заползшую погреться в один из металлических ящиков. Местные мужики схватили лопаты и топоры и готовы были уже прикончить аспида, когда великодушный австриец остановил их и убедил, что он зверюшку в обиду не даст и вообще с детства обучен этих пресмыкающихся гадов ловить руками. Возможно, что так, и что австрийские добродушные гадюки, как сытые коты, сами прыгали на ручки… кто знает. Вот только русская гадюка развернулась и тяпнула австрийца за руку и глазом не моргнув. Гадюка – зверь, конечно, не смертельный, и самое неприятное, что ждало укушенного – то были тошнота и головокружение. Но у Ронни, как после оказалось, была аллергия и он потерял сознание.

И привело это к скорой, капельницам и неделе в больнице. И все бы ничего, но завод стоял в ленинградской области и отвезли нашего австрийского менеджера в областную токсикологическую больницу, где проживали свой недолгий век все местные наркоманы, токсикоманы и алкоголики в острой фазе белой горячки. И вернулся наш Ронни на работу молчаливый и задумчивый, анекдотов больше не травил и компаний шумных сторонился. Таким бы он и вернулся тогда в Австрию, если бы не секретарь Светлана, которая своим милым и беззаботным щебетанием отвлекала его от мрачных мыслей о бренности бытия.

Другой наш менеджер Армин, коренной берлинец, светловолосый и голубоглазый, глаз положил на миловидную девчонку из отеля Park Inn, в котором тогда проживал. Он каждый вечер спускался в ресторан и пытался завести с ней разговор о погоде, о музыке и еще о чем-то. Он приносил ей красивые цветы и угощал вином – но все это не имело ровным счетом никакого успеха. Совсем отчаявшись найти отклик в загадочном девичьем сердце, - он попросил старшего товарища Эдуарда о помощи. Тот отказывать юному другу не стал, правильно оценил обстановку и после короткой беседы с девушкой мечты вернулся к Армину с радостной новостью: я все оплатил, мой друг, всего-то 150 баксов и она твоя до утра. Армин был поражен и раздавлен.

P.S. Роберт и Алевтина женаты уже много лет, живут вместе в Китае, где Роберт занимает пост вице-президента в одной крупной компании.

P.S.S. Спустя год поженились и Ронни со Светланой, они счастливо живут в Австрии.