Научная
деятельность
Университет ИТМО

Меню

14.581.21.0013 от «4» августа 2015 года

Название ПНИЭР

Разработка компонентной базы радиофотоники для создания современных оптических аналогово-цифровых преобразователей

Руководитель проекта

Бугров Владислав Евгеньевич, д.ф.-м.н., доцент

Получатель субсидии

Университет ИТМО

Индустриальный партнёр

Акционерное общество "РТИ"

Консорциум

Университет ИТМО, ФГАОУ ВО СПбПУ, ООО «Коннектор Оптикс», АО «РТИ»

Соисполнитель

ФГАОУ ВО СПбПУ

Задача проекта

Обеспечение индустриального партнера компонентной базой радиофотоники

Основание для работы

Соглашение о предоставлении субсидии от 04 августа 2015 г. № 14.581.21.0013 с Минобрнауки России на выполнение прикладных научных исследований и экспериментальных разработок.

Цель работы

Разработка компонентной базы радиофотоники, в части полупроводниковых лазеров с пассивной синхронизацией мод и фотоприемников типа PIN, для производства современных оптических аналогово-цифровых преобразователей.

Цель проекта соответствуют приоритету научно-технологического развития Российской Федерации: переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта.

Основные результаты проекта

Завершен итоговый 4 этап работа по проекту. Пройдены приемочные испытания с участием представителей Министерства образования и науки РФ и индустриального партнера. Проект готов к переходу на стадию ОКР.

1. Разработан фотоприемник типа PIN спектрального диапазона 1300-1600 нм на подложках фосфида индия (InP).

2. Разработан лазер с пассивной синхронизацией мод спектрального диапазона 1300-1550 нм .

Впервые в России изготовлен фотоприемник типа PIN, работающий на длине волны 1550 нм, с полосой пропускания 20 ГГц, низким темновым током и высокой фоточувствительностью. Все технологические операции, начиная с роста гетероструктуры и заканчивая корпусированием, были выполнены в российских организациях и предприятиях - Консорциум ПНИЭР, включающий в себя Университет ИТМО, СПбПУ, ООО «Коннектор Оптикс», АО «РТИ».

Разработан полупроводниковый лазер с пассивной синхронизацией мод, работающий на длине волны 1550 нм, с частотой повторения сверхкоротких оптических импульсов 10 ГГц и выходной оптической мощностью 10 мВт. В ходе выполнения проекта была успешно решена технологическая проблема использования в гетероструктуре лазера механически напряженных полупроводниковых слоев.

В рамках выполняемых работы было написано 8 научных статей в журналах, индексируемых Scopus, исполнители проекта участвовали более чем в 10 международных и всероссийских конференциях.

 

Рисунок 1 – СВЧ-часть измерительного стенда на основе векторного анализатора цепей
Рисунок 2 – Оптическая часть измерительного стенда на основе оптического анализатора спектра и перестраиваемых лазеров
Рисунок 3 – Опытный образец фотоприемника типа PIN
Рисунок 4 – Опытный образец лазера с пассивной синхронизацией мод

 

Назначение и область применения результатов проекта

Использование радифотонной элементной базы открывает возможности для расширения функционала существующих СВЧ систем. Большой интерес к радиофотонным системам традиционно связан с возможностью их военных применений для современных систем связи и радиолокации. В последнее время стали очевидны возможности их гражданских применений в распределенных сотовых, беспроводных и спутниковых сетях, аэродромных антенных системах, обработке сигналов и визуализации. Использование радиофотонных систем в беспроводных сетях (гибридные радиофотонные системы) становится ключевой технологией для обеспечения надежного функционирования сложных беспроводных сетей будущего поколения. Для того, чтобы стать жизнеспособной альтернативой электронным компонентам, фотонные блоки должны быть исполнены в виде микрочипов – фотонных интегральных схем. В настоящее время большинство фотонных интегральных схем работают в аналоговом режиме. Из-за этого они накапливают ошибки по мере увеличение количества устройств. Переход от аналоговых к цифровым сигналам является ключевой задачей радиофотоники на ближайшие годы.

АО "РТИ" осуществит внедрение полученных научно-технических результатов в производство на собственных промышленных площадках.

Полученные охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности

1) Программа для ЭВМ. Программа для моделирования выходных характеристик импульсного лазера на основе полупроводниковой гетероструктуры, работающего в режиме пассивной синхронизации мод, «LaserH v.1.0», дата подачи заявки 27.12.2016, регистрационный номер 2016664400, свидетельство № 2017611973

2) Программа для ЭВМ. Программа для моделирования выходных характеристик аналогового СВЧ фотоприемника на основе полупроводникового P-I-N диода «MWPhotorec v.1.0», дата подачи заявки 27.12.2016, регистрационный номер 2016664616, свидетельство №2017612139.

3) Программа для ЭВМ. Программа для моделирования СВЧ согласования аналогового фотоприемника на основе полупроводникового P-I-N диода «MatchPhotorec v. 1.0», дата подачи заявки 28.12.2017.

4) Полезная модель "Модуль фотоприёмный высокочастотный", дата подачи заявки 28.12.2017

Научныестатьи

1) Babichev A.V., Kurochkin A.S., Kolodeznyi E.S., Gladyshev A.G., Novikov I.I., Karachinsky L.Y., Egorov A.Y. Molecular beam epitaxy grown strained heterostructures for active region of laser diode with emission wavelength 1520-1580 nm // Materials Physics and Mechanics - 2015, Vol. 24, No. 3, pp. 284-288

2) Novikov I.I., Karachinsky L.Y., Kolodeznyi E.S., Bougrov V.E., Kurochkin A.S., Gladyshev A.G., Babichev A.V., Gadzhiev I.M., Buyalo M.S., Zadiranov Y.M., Usikova A.A., Shernyakov Y.M., Savelyev A.V., Nyapshaev I.A., Egorov A.Y. On the gain properties of “thin” elastically strained InGaAs/InGaAlAs quantum wells emitting in the near-infrared spectral region near 1550 nm // Semiconductors - 2016, Vol. 50, No. 10, pp. 1412–1415

3) Novikov I.I., Babichev A.V., Kolodeznyi E.S., Kurochkin A.S., Gladyshev A.G., Karachinsky L.Y., Nevedomsky V.N., Blokhin S.A., Blokhin A.A., Nadtochiy A.M., Egorov A.Y. The structural properties of elastically strained InGaAlAs/InGaAs/InP heterostructures grown by molecular beam epitaxy // Materials Physics and Mechanics - 2016, Vol. 29, No. 1, pp. 76-81

4) Polukhin I.S., Mikhailovskiy G.A., Rybalko D.A., Solov'Ev Y.V., Petukhov E.P., Odnoblyudov M.A., Kolodeznyi E.S., Bougrov V.E., Mikhailov A.K., Lipsanen H.K. Influence of absorber characteristics on operation regimes of passive mode locked lasers based on InGaAlAs/InGaAs/InP heterostructures // Materials Physics and Mechanics - 2016, Vol. 29, No. 1, pp. 71-75

5) Kozyreva O., Solov'Ev V.V., Polukhin I.S., Mikhailov A.K., Mikhailovskiy G.A., Odnoblyudov M.A., Gareev E.Z., Kolodeznyi E.S., Novikov I.I., Karachinsky L.Y., Egorov A.Y., Bougrov V.E. High-speed 1.3 -1.55 um InGaAs/InP PIN photodetector for microwave photonics // Journal of Physics: Conference Series - 2017, Vol. 917, No. 5, pp. 052029

6) Kolodeznyi E.S., Novikov I.I., Babichev A.V., Kurochkin A.S., Gladyshev A.G., Karachinsky L.Y., Gadzhiev I.M., Buyalo M.S., Usikova A.A., Egorov A.Y., Bougrov V.E. 1550 nm mode-locked semiconductor lasers for all-optical analog-to-digital conversion // AIP Conference Proceedings - 2017, Vol. 1874, pp. 040019

7) Kolodeznyi E.S., Novikov I.I., Gladyshev A.G., Rochas S.S., Sharipo K.D., Karachinsky L.Y., Egorov A.Y., Bougrov V.E. Study of antireflection coatings for high-speed 1.3 -1.55 um InGaAs/InP PIN photodetector // Materials Physics and Mechanics - 2017, Vol. 32, No. 2, pp. 194-197

8) Kolodeznyi E.S., Novikov I.I., Babichev A.V., Kurochkin A.S., Gladyshev A.G., Karachinsky L.Y., Gadzhiev I.M., Buyalo M.S., Usikova A.A., Ilynskaya N.D., Bougrov V.E., Egorov A.Y. Phosphorus-free mode-locked semiconductor laser with emission wavelength 1550 nm // Journal of Physics: Conference Series - 2017, Vol. 917, No. 5, pp. 052021