Новости фотоники

Новости фотоники : 9 декабря 2003 г.

Здравствуйте, уважаемые подписчики!

Ну, наконец, я возвращаюсь к рассылке. Перерыв в ее работе, связанный с моими делами, затянулся, но теперь, надеюсь, выпуски будут выходить более-менее регулярно.

Сайт ФОТОНИКА, впрочем, продолжает полноценно работать. Я регулярно добавляю новые ссылки в каталог, как обнаруживаемые мною лично, так и присылаемые авторами сайтов. Увы, пока не радует размером раздел каталога «Информационные ресурсы», посвященный отечественным сайтам с информацией по оптике и около нее. Этих сайтов либо очень мало, либо они тщательно замаскированы, так что их и не найдешь. Например, статьи по оптике иногда обнаруживаются на сайтах довольно отличной тематики. Это затрудняет поиск, да и непонятно, как к таким статьям относиться. Так что буду особенно признателен за ссылки для этого раздела.

Сильно пополнился раздел программ. При этом обнаружилась закономерность: российские производители оптических пакетов, почему-то, избегают их рекламы в Сети. Так что этот раздел заполнен, в основном, иностранными программами. Кроме того, большинство иностранных программ — американские. Неужели при одной из самых сильных оптических школ и прекрасных программистах мы не в состоянии конкурировать в этой области?

Раздел «Книги» ожил. Теперь там представлены книги из двух интернет-магазинов — Библиона и оЗона. Я другими никогда не пользовался, но, если кто считает, что какой-то другой магазин тоже заслуживает внимания своим ассортиментом литературы по нашей тематике, дайте знать, пожалуйста. Мои координаты — в конце рассылки.

В разделе «Всякая всячина» появилась страничка «Научная грамота», посвященная некоторым общим правилам оформления научных текстов, диктуемым СИ. Страничка небольшая, но, на мой взгляд, небесполезная. Если я там что-нибудь забыл — пишите.

Правильно оформлять тексты надо не только хотеть, но и уметь. Недавно я заметил, что в «Оптическом журнале« вместо русских кавычек-елочек ставят английские «квоты«. Выходит, знают, что кавычки — не два штриха наверху. И хотят сделать как надо, но не знают, а как, собственно, надо. И это в одном из самых уважаемых русскоязычных изданий по оптике! Обидно. Гуманитарии себе такого не позволяют. Поэтому в компанию «Научной грамоте» сейчас готовлю «Типографию» — правила использования типографских знаков в печатных текстах (конечно, с научным уклоном). Так сказать, попытаюсь, в меру своих сил, поспособствовать исправлению ситуации. Если у кого есть мнение на этот счет, буду рад поспорить или учесть при написании текста «Типографии».

Еще есть идея сделать страничку, посвященную начинающим TeXникам. Что-то вроде пособия для тех, кто хочет сделать в TeXе первые шаги, чтобы понять, что это такое, и решить, нужно это ему/ей или нет. А то инструмент замечательный по своей мощи и изяществу, а в России он даже в прогрессивном научном сообществе остается сравнительно не популярным. Буду признателен за любые идеи, возражения, советы и комментарии.

Теперь перейдем к обзору событий в мире фотоники, тем более, что их набралось предостаточно.

≡ В Японии появились компакт-диски, материал для которых получают из кукурузы. Фирма Sanyo объявила, что первая партия этих экологически безвредных носителей для аудио-проигрывателей и компьютеров появятся в продаже в декабре под торговой маркой MildDisc. Диски изготовляются из пластика на основе полимолочной кислоты, добываемой из кукурузных зерен. В отличие от используемого ныне поликарбоната, который синтезируется из нефти и не подвержен распаду, новый материал совершенно неприхотлив при утилизации. Его даже необязательно сжигать, а можно просто измельчать и зарывать в землю — через несколько месяцев он будет уничтожен микроорганизмами. Производство одного диска требует примерно 85 зерен кукурузы. Пока новая технология обходится в три раза дороже традиционной, но компания обещает решить эту проблему и к 2005 году довести объем продаж до 5 миллионов «растительных» носителей общей стоимостью в миллиард иен (около $9 млн.). (news.battery.ru)

≡ Компания ST Microelectronics предполагает выпустить на рынок в следующем году первые товары с кремниевыми светодиодами. Кремний — «классический» материал в электронике, но до сих пор из-за его неважных светоизлучающих свойств на его основе не удавалось сделать светодиод или полупроводниковый лазер. В итоге отдельные части микросхем приходится делать из других материалов, в основном арсенида галлия. А использование различных материалов значительно повышает сложность и стоимость схем. Решение, полученное ST, основано на использовании структуры, в которой ионы редкоземельных элементов (эрбия или церия) вводятся в слой диоксида кремния, насыщенного кремниевыми нанокристаллами. К настоящему времени компании удалось получить приборы, излучающие в зеленой и ИК областях. Светодиоды ST второго поколения накачиваются электрически и на 1 квадратный миллиметр площади излучают более 1 мВт света. (OLE 11/2003)

≡ NASA утверждает, что сотрудникам ее научного центра в Калифорнии и Центра Маршала в Алабаме удалось создать первый в мире самолет, получающий энергию от наземного лазера. Преобразование энергии осуществляется солнечными батареями. Конечная цель — создание дистанционно управляемого летательного аппарата, который смог бы в течение длительного времени (дней или даже недель) находиться в воздухе в тех регионах, где солнечного света для этого недостаточно. Эта радиоуправляемая конструкция весит около 300 г и имеет размах крыльев 1.5 м. Изготовлена она из бальзы и трубок из карбонового волокна. Солнечная батарея, разработанная в университете Алабамы, крепится снизу и преобразует в электричество энергию от 1 кВт наземного лазера. В ходе первых испытаний самолет продержался в воздухе около 10 минут и при этом удалялся от лазера максимум на 20 метров. Потенциальных применений для подобных устройств достаточно много: главным из них создатели считают размещение ретрансляторов телекоммуникационными компаниями. (OLE 11/2003)

≡ Немецкая фирма Unique-mode создала 10 мВт одномодовый волоконный лазер с длиной волны 491 нм. По утверждению компании, ее устройство в 50 раз эффективнее и в 5 раз компактнее аргоновых лазеров, которым оно должно составить конкуренцию. Активным элементом нового лазера является волокно, активированное празеодимием и иттербием и накачиваемое 850 нм лазерным диодом. Итоговое излучение получается в результате многофотонного преобразования. Компания работает также над моделями с длиной волны 635 и 520 нм и над многоволновым лазером. Последний, обладая возможностью просто переключаться между 635 и 491 нм, сможет заменить в лаборатории сразу Ar и HeNe лазеры. (OLE 11/2003)
Добавлю еще, что в ноябрьском номере Optics and Photonics News опубликована статья Comparison of Argon-Ion and Solid-State Cyan Lasers. В ней достаточно подробно рассматриваются две технологии твердотельных голубых лазеров (OPSL и DECSL), а затем два единственных коммерческих лазера этих типов — Coherent Sapphire 488-20 и Picarro Cyan Laser — детально сравниваются с аргоновым лазером. Выходит, что новинки, обладая очевидными достоинствами — малым весом и размером — уже не уступают газовым лазерам и по рабочим характеристикам. Статья показалась мне довольно неряшливо написанной; в частности, текст в ней иногда расходится с графиками. Но если она верна даже на 50%, это серьезный повод задуматься о перспективах сине-зеленого рынка.

≡ Израильская фирма Lenslet создала, похоже, первый (так заявляет фирма, и я тоже ранее упоминаний не встречал) коммерческий оптический DSP (digital signal processor — цифровой сигнальный процессор). Устройство EnLight256 примерно на три порядка превосходит по быстродействию лучшие электронные DSP. В EnLight используется оптическое вычислительное ядро, а входная и выходная информация представляются в электрическом виде. Ядро содержит линейку из 256 VCSEL-лазеров, пространственный модулятор света и набор линз и приемников. Согласно Lenslet, за один такт, который длится 8 нс, EnLight умножает 256-байтный вектор на матрицу 256x256, что соответствует (по расчетам фирмы) 8 триллионам операций в секунду! (OLE 11/2003)

≡ Немецкий производитель лазерных систем Rofin-Baasel создал установку для перфорирования пленки, в которую заворачивают свежие продукты, с помощью CO₂-лазеров. Отверстия позволяют продуктам «дышать», оставаясь в то же время влажными. Достоинством лазерной обработки является качество отверстий. Поскольку их края получаются оплавленными, отверстия не становятся слабым местом продырявленной пленки, и ее прочность сохраняется. Для каждого случая установка позволяет задать оптимальные количество и размер отверстий. При их диаметре в 50 мкм и ширине пленки 1.2 м, последняя может двигаться со скоростью до 400 м/мин. Толщина пленки может составлять до 200 мкм, а материал годится практически любой — целлофан, полипропилен, полиэтилен. Для получения параллельных перфораторов в установке применяется распределение лазерного пучка между рабочими головками. При небольшой требуемой производительности используются разделители пучка (до 4 параллельных пучков). При большей — до 32 пучков — используется вращающийся отражающий многогранник (лазерный сканер). (OLE 11/2003)

≡ И снова электронная бумага. На это раз — для видео. До сих пор электронная бумага не позволяла достаточно быстро менять изображение. Физики Philips Research предложили метод, позволяющий переключаться между двумя состояниями за менее чем 10 мс. Было также обнаружено, что добавление второго слоя масла дополнительно увеличивает отражательную способность бумаги, доводя ее до уровня, в 4 раза превышающего отражение ЖК-дисплея. Полученная структура довольно сложна, поэтому интересующихся отсылаю к английскому тексту заметки, который можно найти по адресу optics.org/articles/news/9/9/21. (OLE 11/2003)

≡ В Великобритании по железным дорогам начали ходить поезда, оснащенные лазерами. Их задача заключается в уничтожении попавших на рельсы листьев, смазки и прочих загрязнений. Попадая на рельсы, опавшие листья со временем спрессовываются и создают тонкую корку, что сравнимо с условиями гололеда на шоссейных дорогах. Вдобавок к этому листья не пропускают электрический ток, нарушая работу железнодорожной автоматики. Идея использовать лазер для очистки рельсов появилась у английского инженера Малкольма Хиггинса в 1999 году. После подготовительных исследований создание устройства началось в 2001 году. Вместе с основанной Хиггинсом компанией LaserThor в работе принимали участие Фраунгоферовский институт лазерных технологий и Эпплтонская лаборатория Резерфорда. В окончательном варианте Laser Railhead Cleaner использован неодимовый лазер (Nd:YAG) мощностью 1 кВт. Вместе с системой охлаждения установка весит 500 кг. Постройка двух таких устройств обошлась компании Network Rail в 2.7 млн. долларов США. По словам директора южного направления Network Rail Робина Гисби, всей британской железнодорожной сети могут потребоваться до полусотни подобных машин. (news.battery.ru)

≡ Европа, США и Чили приступили к сооружению самого мощного в мире радиотелескопа. Официальная церемония начала строительства прошла 6 ноября в пустыне Атакама (чилийские Анды) на высоте примерно 5 тыс. м над уровнем моря. После введения в строй радиотелескоп АЛМА превратится в самую высокогорную обсерваторию на планете. Он будет состоять из 80 параболических антенн от 7 до 12 м, которые расставят по кругу диаметром примерно в 10 км. АЛМА сможет фиксировать космические объекты по их радиоизлучению миллиметрового и субмиллиметрового диапазона. Усиленные и оцифрованные сигналы со всех параболических антенн будут по оптоволоконной линии поступать в центр обработки, подвергаться анализу на суперкомпьютере и в конечном итоге синтезироваться в виде изображения высокого качества. Астрономы надеются, что эксплуатация новой системы увенчается сразу несколькими крупными открытиями. АЛМА, в частности, позволит получать самые детальные фотографии объектов в разных частях Вселенной. Первую очередь телескопа планируется ввести в строй в 2007 году, а окончательное завершение строительства намечено на 2011 год. (news.battery.ru; сайт проекта www.alma.nrao.edu.)

≡ Острог (Ривненская обл.) станет первым в Украине городом, освещение которого будет осуществляться при помощи аккумулирования солнечной энергии. Сейчас для обеспечения освещения города нужно 428 грн. (около 70 евро) на каждый из ста уличных фонарей ежегодно, что является тяжелым грузом для горисполкома. Затраты на внедрение этого проекта окупятся через 15 месяцев, а к монтажу солнечного освещения улиц должны приступить в 2004 году. Однако удешевление городского освещения и, соответственно, экономия средств госбюджета, — не единственная цель проекта. По мнению работников облуправления промышленности, энергетики, транспорта и связи, подобные технологии освещения будут внедрять вскоре и в школах, больницах и других заведениях области, которые финансируются из бюджета. (news.battery.ru)

≡ Ученые из Венского университета поставили рекорд в экспериментах по исследованию связного распространения фотонов в свободном пространстве. У них этот эффект наблюдался на расстоянии 600 м против единиц метров в предыдущих экспериментах. Связность (entanglement) фотонов — эффект, предсказываемый квантовой теорией и допускающий более сильную корреляцию свойств двух частиц, чем допускает классическая физика. Например, два фотона можно связать так, что поляризация одного из них всегда перпендикулярна поляризации другого. Такое «действие на расстоянии» заставляло Эйнштейна и некоторых других физиков сомневаться в верности квантовой теории. Тем не менее, связанность была показана во множестве экспериментов и сейчас используется в области квантовой информации.
Австрийская команда использовала нелинейный оптический кристалл для разделения фотонов с длиной волны 405 нм на пары фотонов с λ=810 нм. Последние отправлялись по волокну к двум телескопам, который по воздуху переправляли их на пару принимающих телескопов, расположенных на противоположных сторонах Дуная. Причем прямой видимости между принимающими телескопами не было. Сравнивая фотоны, принимаемые этими двумя телескопами, исследователи убедились, что они остаются связанными при прохождении 600 м в свободном пространстве. При передаче по оптоволокну связность наблюдалась на расстоянии до 10 км. Но потери в волокне не позволят поднять это расстояние больше чем до сотни километров. В то же время в свободном пространстве потенциально можно использовать этот эффект даже для связи между спутниками.
В подобных экспериментах физикам уже удалось передавать квантовые ключи на расстояние 23 км в свободном пространстве и 100 км по волокну. Однако там использовались передача и прием одиночных, а не парных фотонов.

≡ Немецкая компания TuiLaser представила в июне на выставке LASER 2003 эксимерную лампу, использующую для накачки не газовый разряд, а пучок электронов. При этом лампа может работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах с длительностью импульса до нескольких наносекунд. Электроны взаимодействуют с газом на очень небольшой площади, причем выходной световой пучок точно копирует форму этой площадки. КПД лампы составляет почти 40%. На выставке TuiLaser представила две модели — на 308 и 121 нм. По заверениям представителей компании, аналогичная технология позволяет получить практически все «эксимерные» длины волн, включая 157, 193 и 248 нм. Фирма планирует выпустить продукт на рынок к концу этого года. (http://optics.org/articles/news/9/6/20)

≡ Немецкий производитель лазерных систем Trumpf представил на выставке LASER 2003 4 кВт непрерывный дисковый лазер и сканер для силовой дистанционной сварки. Лазер, излучение которого может быть введено в 200 мкм волокно, обеспечивает самую высокую мощность для источников этого типа. Он содержит четыре диска из Yb:YAG и предназначен для резки листового металла и сварки алюминия. Малая длина активной среды позволяет практически избавится от эффекта тепловой линзы, что улучшает качество пучка. В свою очередь уменьшение размера пятна в фокусе приводит к достижению порога сварки алюминия при меньшей мощности лазера по сравнению с другими типами систем, а резка проходит с большей скоростью. Кроме того, высокое качество пучка делает возможной удаленную сварку. В связи с этим Trumpf продемонстрировал сканер, который BMW использует для сварки частей кузовов машин. Сейчас эти сканеры рассчитаны на CO₂ лазеры и имеют скоростью позиционирования 700 м/с. (http://optics.org/articles/news/9/6/19)

≡ Всё на той же выставке LASER 2003 Southampton Photonics (Англия) представила волоконный лазер на 600 Вт — самый мощный, по утверждению фирмы, одноволоконный источник этого типа на сегодняшний день. Лазер основан на волокне, активированном иттербием, и излучает около 610 Вт на длине волны 1090 нм при мощности накачки 1 кВт. Компания надеется получить одномодовый лазер на 1 кВт в течение ближайшего года. (optics.org/articles/news/9/6/18) Кстати, недавнее сообщение фирмы о ее предыдущих достижениях вызвало на Optics.org жаркую дискуссию.

Ну, вот и все на сегодня. Если пришлете мне пару строк в ответ на мои вопросы про TeX и про книги или вообще по поводу работы ФОТОНИКИ — скажу спасибо. Связываться со мной лучше всего с помощью формы на странице www.photonica.ru/contact/ или по почте pochta@photonica.ru.

С уважением,
Константин Карапетян.