Сколтех представил фотонные интегральные схемы на выставке «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2024»

Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) в рамках совместной лаборатории с Шанхайским институтом оптики и точной механики Китайской академии наук (SIOM) представил новейшие разработки – фотонные интегральные схемы (ФИС) и масс-спектрометр высокого разрешения с ионизацией фемтосекундным лазером – на 18-й международной специализированной выставке лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2024». Выставка проходит с 26 по 29 марта в павильоне «Форум» ЦВК «Экспоцентр». Увидеть экспонаты можно на стенде компании «Лазерные компоненты» SIOM.

Фотонные интегральные схемы (ФИС) — это миниатюрные чипы, созданные с использованием технологий полупроводникового производства. ФИС являются основой фотонных устройств следующего поколения. Они позволяют поместить на одном чипе все оптические компоненты, необходимые для создания приёмника и передатчика информации, в том числе квантовой: лазеры, модуляторы, приёмники, спектрометры и необходимую микроэлектронику. Эта технология позволяет уменьшить габариты, вес и энергопотребление, например, систем квантового распределения ключей, что в перспективе обеспечит их интеграцию в носимые устройства. Фотонные чипы по характеристикам не уступают дискретным оптическим компонентам и позволяют достичь частоты формирования квантовых состояний в гигагерцовом диапазоне.

Стартап «ФИСТЕХ», которым руководит доцент Проектного центра прикладной фотоники и квантовых технологий Аркадий Шипулин, разрабатывает и изготавливает устройства на основе фотонных интегральных схем (ФИС) для телекоммуникационного рынка РФ.

Еще одним значимым продуктом, который будет представлен Сколтехом, является масс-спектрометр высокого разрешения с ионизацией анализируемых веществ фемтосекундным лазером. Все масс-спектрометры предназначены для определения состава смесей различных веществ, путём «взвешивания» ионизованных молекул в исследуемом образце. Однако методы ионизации и анализа могут значительно отличаться.

Особенность масс-спектрометра, разрабатываемого командой члена-корреспондента РАН профессора Евгения Николаева, заведующего лабораторией масс-спектрометрии Сколтеха, в использовании для ионизации фемтосекундного лазера, созданного в SIOM. Фемтосекундный лазер способен генерировать сверхкороткие импульсы длительностью около 10^-15 секунд, что обеспечивает уникальные условия для ионизации молекул без их перегрева. В отличие от других методов (в том числе и лазерных), которые могут разрушать молекулы, ионизация фемтосекундным лазером позволяет «взвешивать» молекулы без разрушения их структуры, что важно для точной идентификации.

После ионизации заряженные частицы подвергаются воздействию электрического поля, в котором они совершают колебания с частотами, зависящими от их массы, и эти частоты и измеряются для определения массы. Благодаря высокой точности измерений, этот метод позволяет идентифицировать молекулы с высокой степенью достоверности, открывая новые возможности в исследованиях новых материалов и веществ, а также в разработке методов молекулярной диагностики при его использовании в медицине.

На стенде также представлен прототип оптоволоконной системы структурного мониторинга FiberPipe – разработка стартапа, созданного командой аспирантов и магистров Сколтеха. Система позволит отслеживать подвижки опор трубопровода в арктических регионах в режиме реального времени на расстоянии до десятка километров и предотвратить повреждение труб, а следовательно – разлива нефтепродуктов. Разработка отличается от существующих компактным размером, низким энергопотреблением, высокой чувствительностью и скоростью сбора данных.

На выставке, организованной АО «Экспоцентр» совместно с Лазерной ассоциацией под патронатом Торгово-промышленной палаты РФ, представлены более 260 производителей и поставщиков из разных стран.