В России ведутся разработки квантово-каскадных лазеров, которые позволят решить проблему связи в самых труднодоступных регионах со сложными метеоусловиями, включая Арктику.
«Прыжки» по ступенькам
Сейчас в Арктике никакой другой связи, кроме радиотелефонной и спутниковой, нет. Поэтому исследователи испытывают определённые трудности.
Между тем прокладывать в Арктике оптическое волокно, которое является хребтом всей современной связи, очень сложно и не всегда экономически эффективно. По мнению главного научного сотрудника Физико-технического института имени Абрама Иоффе РАН профессора РАН Григория Соколовского, наибольший потенциал для освоения арктических территорий имеют атмосферные оптические линии связи, обеспечивающие её по открытому лучу.
– Помимо фактического наличия связи (приёмник и передатчик), должна быть ещё и доступность этой связи, – поясняет учёный. – Плохая погода может ухудшить связь, но не должна её полностью прервать: пусть в шторм я не смогу посмотреть фильм в хорошем качестве, но у меня должна быть возможность удовлетворить базовые потребности – позвонить или проложить маршрут.
По словам Соколовского, сейчас вся магистральная волоконно-оптическая связь на длинные расстояния построена на лазерах c длинами волн около полутора микрон. В плане надёжности и стабильности эти лазеры считаются лучшими в мире. Сегодня на них строят связь по открытому лучу: для такой связи нет необходимости прокладывать оптическое волокно, поскольку приёмник и передатчик находятся в прямой видимости друг от друга и передают информацию с крыши на крышу, или с одного холма на другой, или с берега на корабль, или с корабля на корабль.
Однако при определённых метеоусловиях, например в сильный туман, связь ухудшается и пропадает. Чтобы этого не происходило, длина волны должна быть больше: не полтора микрона, а четыре-пять или восемь–двенадцать микрон. А для этого необходимы лазеры другого типа, которые называют квантово-каскадными.
«Нюхать глазами»
По оценкам Соколовского, это очень сложные лазеры и технология требует серьёзной доработки, чтобы они могли выпускаться промышленностью. Но учёные Физико-технического института имени Иоффе РАН уже работают над этим.
В частности, уже разработаны одночастотные лазеры, которые могут использоваться не столько для связи, сколько для того, чтобы «нюхать глазами» – отличать вещества друг от друга с помощью света. В сельском хозяйстве, например, такие лазеры можно использовать для мониторинга полей, в транспортной сфере – для контроля качества топлива, в здравоохранении – для анализа выдыхаемого воздуха и обнаружения инфекций, в промышленности – для технологического контроля. Такие лазеры позволяют с помощью света «высматривать» утечки на огромных территориях.
Кроме того, по словам специалиста, для решения задачи метеоустойчивой связи нужен не только лазер с необходимой длиной волны – нужны ещё мощность и частота модуляции, обеспечивающие дальность и скорость передачи. Также потребуются чувствительные приёмники и системы, обеспечивающие наведение луча.
– Это отдельный обширный проект, к которому подключаются ведущие российские исследовательские институты, – заключил профессор.
Вместе с тем Соколовский добавил, что осенью в натурных условиях уже были продемонстрированы передача и приём информации со скоростью 0,1 Гбит/сек с использованием работающего при комнатной температуре квантово-каскадного лазера с длиной волны около 8 мкм.
Василий АКУЛОВ.
