Исследователи из Университета Гента и imec сделали прорыв в области микроволновой фотоники, создав полностью интегрированную однокристальную систему, которая объединяет оптическую и микроволновую обработку сигналов на одном кремниевом чипе. Звучит как магия, не так ли? Давайте разберемся, что это значит!

Представьте себе: вы держите в руках маленький чип, который вмещает в себя высокоскоростные модуляторы, оптические фильтры, фотоприемники и даже лазеры. Да-да, все это в одном компактном решении! Этот чип не просто красивый — он автономный и программируемый, что делает его идеальным для обработки высокочастотных сигналов. Забудьте о громоздких и энергоемких компонентах, которые занимают целые комнаты. Теперь всё помещается в вашем кармане!

Но на этом чудеса не заканчиваются. Эта новая технология может значительно улучшить беспроводные сети, сделать микроволновое зондирование более доступным и обеспечить масштабируемое развертывание в таких областях, как 5G/6G, спутниковая связь и радиолокационные системы. В общем, мир технологий становится более компактным и эффективным, и мы все от этого выигрываем.

Команда из Photonics Research Group и IDlab, двух исследовательских групп imec, опубликовала свои результаты в журнале Nature Communications. В своей работе они подчеркивают, что современные сети связи требуют более тесной интеграции оптических и радиочастотных технологий. С ростом спроса на более высокие скорости передачи данных и работу на высоких частотах, необходимость в таких системах становится все более актуальной.

Микроволновая фотоника, как предполагается, предлагает решение, основанное на использовании оптических технологий для обработки высокочастотных сигналов. Это решение обещает меньшие потери, более широкую полосу пропускания и улучшенную энергоэффективность. Однако раньше большинство систем основывались на громоздких волоконных архитектурах, что ограничивало их масштабируемость.

Теперь, когда микроволновая фотоника интегрирована в чип, системы становятся более энергоэффективными и масштабируемыми. Исследователи продемонстрировали кремниевый фотонный двигатель, который обрабатывает и преобразует как оптические, так и микроволновые сигналы на одном чипе. Это как если бы вы объединили в одном устройстве и телефон, и телевизор — удобно, не правда ли?

Ключевое новшество заключается в уникальной комбинации реконфигурируемого модулятора и программируемого оптического фильтра. Они обеспечивают эффективную модуляцию и фильтрацию микроволновых сигналов с минимальными потерями. Это значит, что система может выполнять более сложные задачи обработки сигналов с большей гибкостью и эффективностью.

Чип построен на стандартной кремниевой фотонной платформе imec iSiPP50G. Он включает в себя волноводы с малыми потерями, высокоскоростные модуляторы и детекторы, а также термооптические фазовращатели. А чтобы обеспечить встроенный источник света, исследователи внедрили оптический усилитель на основе фосфида индия (InP), который функционирует как лазер. Это добавляет еще больше универсальности в систему.

Как сказал Вим Богертс, профессор исследовательской группы по фотонике Университета Гента и imec: "Возможность интегрировать все основные компоненты микроволновой фотоники на одном чипе знаменует собой важный шаг на пути к масштабируемой и энергоэффективной обработке высокочастотных сигналов". И действительно, эта технология открывает двери к созданию более компактных и экономичных решений для беспроводных сетей нового поколения.

В общем, мир технологий не стоит на месте, и с такими достижениями мы можем ожидать, что будущее беспроводной связи станет еще более захватывающим! Так что, если вы любите технологии, готовьтесь к тому, что нас ждет много интересного впереди!

Публикация взята с сайта: https://www.nature.com/articles/s41467-025-60100-0

В этот день, 20 апреля 1931 года, мир науки сделал огромный шаг вперёд: немецкие физики Эрнст Руска и Макс Кнолл завершили работу над первым в истории прототипом электронного микроскопа. Это изобретение навсегда изменило способ, которым человечество исследует микромир.

🧪 Почему электронный микроскоп?

Оптические микроскопы, хоть и были незаменимыми инструментами в науке, ограничивались физическим пределом разрешения — длиной световой волны. Это значит, что объекты меньше 200 нанометров оставались недоступными человеческому взгляду.

Решением стало использование электронов вместо фотонов. Электроны имеют значительно меньшую длину волны, а значит — позволяют рассматривать объекты в миллион раз меньше толщины человеческого волоса.

⚙️ Первый шаг — прототип 1931 года

Созданный в лаборатории Берлинского технологического института, прототип Рускa и Кнолла увеличивал изображение всего в 400 раз — немного по современным меркам, но революционно по сути. Он стал основой для последующих разработок, которые уже в 1939 году дали увеличение в до 10 000 раз.

В 1986 году Эрнст Руска был удостоен Нобелевской премии по физике за свой вклад в создание электронного микроскопа.

🧬 Современные достижения

Сегодня электронные микроскопы позволяют учёным:

• Изучать вирусы, бактерии и клеточные структуры

• Работать с нанотехнологиями и полупроводниками

• Исследовать материалы на атомном уровне

Их используют в биологии, медицине, материаловедении, криминалистике и даже археологии.

Не секрет, что последняя волна постов вызывает у некоторых Пикабушников бурю эмоций. Но из-за частых отключений электричества они не всегда могут воспользоваться интернетом и оставить свои компетентные комментарии. Помочь может Термоэлектрический генератор. Работа термоэлектрического генератора (ТЭГ) основана на явлении возникновения в замкнутой цепи, образованной двумя разнородными проводниками с разной температурой спаев, термоэлектродвижущей силы, вызывающей электрический ток в цепи.

Способность термопары генерировать напряжение при имеющей место разности температур на ее концах можно использовать для создания тепловой машины, которая преобразует тепловую энергию непосредственно в электрическую.
В послевоенные годы для питания радиоприемников в сельской местности (где еще не было электросетей) советская промышленность выпускала термоэлектрический генератор "ТГК-3".

Принцип работы заключался в получении электричества от тепла керосиновой лампы – при разности температур в зоне огня и вокруг в термопарах (эффект Зеебека).

Остаётся только решить вопрос где взять тепло в достаточном количестве для работы ТЭГ.
Тут на помощь придёт разработка посетителей сайта Пикабу.

Остаётся только вместо радиатора установить ТЭГ. Новая волна постов на Пикабу обеспечит эффективную работу ТЭГ, который будет вырабатывать электроэнергию в достаточном объёме, чтобы подзарядить телефон