Аддзел аптычных праблем інфарматыкі НАН Беларусі

Аддзел аптычных праблем інфарматыкі НАН Беларусі быў заснаваны ў 1991 годзе на базе лабараторыі аптычных праблем інфарматыкі Інстытута фізікі АН БССР. Аддзел атрымаў правы юрыдычнай асобы і стаў падпарадкоўвацца Аддзяленню фізікі, матэматыкі і інфарматыкі. Месціўся ў Мінскім Акадэмгарадку. На працягу ўсяго перыяду дзейнасці дырэктарам Аддзелу быў акадэмік НАН Беларусі Андрэй Маркавіч Ганчарэнка.

• пошук і вывучэнне моцных аптычных нелінейнасцей у паўправадніковых і іншых кандэнсіраваных асяроддзях як фізічнай асновы метадаў пераўтварэння і апрацоўкі інфармацыйных сігналаў;
• распрацоўка новых прынцыпаў стварэння цалкам аптычных сістэм апрацоўкі інфармацыі;
• мадэліраванне і даследаванне адпаведных нелінейна-аптычных элементаў дыскрэтнай апрацоўкі інфармацыйных плыняў;
• пошук і даследаванне новых архітэктурных канцэпцый і алгарытмаў паралельнай аптычнай апрацоўкі інфармацыі.^[1]

Сумесна з Інстытутам фізікі былі выяўлены і даследаваны эфекты бездыфракцыйнага распаўсюджання і бязлінзавай факусіроўкі светлавыў пучкоў у наваколлі аптычных восей двухвосных гіратропных крышталёў. Выяўлена ўзмацненне электрааптычнага эфекту ў асобных накірунках крышталёў на велічыню парадку адносін паміж параметрамі анізатрапіі і гіратрапіі. Была паказана магчымасць узбуджаць у крышталях бездыфракцыйныя беселевы пучкі, перспектыўныя для падвышэння эфектыўнасці нелінейна-частотных пераўтваральнікаў.

Вызначаны спосабы і шляхі стварэння крыніц кагерэнтнага выпраменьвання на афарбаваных крышталях фторыстага літыю субнанасекунднага і мілісекунднага дыяпазонаў працягласці ў бліжэйшай інфрачырвонай вобласці спектру для рознага ўжытку.

На аснове выяўленых асаблівасцей папярочных эфектаў аптычнай бістабільнасці прадэманстравана магчымасць кіравання прасторава-часавай эвалюцыяй хваль пераключэння і неаднародных структур па тыпе прасторавых салітонаў. Створаны шэраг аптычных лічбовых прылад для лагічнай апрацоўкі, паралельна-паслядоўнага пераўтварэння і камутацыі светлавых сігналаў.

Праведзена ацэнка ўплыву фундаментальных абмежаванняў на прапускную здольнасць электронных і аптычных інфармацыйных каналаў з улікам квантавай статыстыкі носьбітаў інфармацыі і метадаў яе кадзіравання.

Распрацаваны пракет макету аптычнай кальцавой аператыўнай памяці на аснове бістабільных інтэрферометраў з функцыямі запісу, захавання, чытання і асацыятыўнага пошуку інфармацыі. На аснове папярочных эфектаў у аптычнай бістабільнасці распрацаваны і рэалізаваны цалкам аптычны зрухавы рэгістр, здольны выконваць функцыі зруху, захавання, паралельнага і паслядоўнага рэжымаў запісу, счытвання і пераўтварэння двухмерных бінарных інфармацыйных масіваў непасрэдна ў плоскасці аптычна бістабільнай матрыцы. Прапанавана канцэпцыя, створаны і эксперыментальна даследаваны ўзоры "прасторавых узмацняльнікаў" двухмерных аптычных інфармацыйных масіваў, заснаваныя на выкарыстанні з'явы аптычнай бістабільнасці ў нелінейных паўправадніковых тонкаслаёвых структурах. Узмацняльнікі дазволілі зарэгістраваць звышслабыя аптычныя сігналы, магутнасць якіх ад 10 тысяч да 100 тысяч разоў меншая за магутнасць шуму.^[2]

Даследаваны аптымальныя ўмовы ўзбуджэння генерацыі ў крышталях фторыстага літыю з F₂⁺-цэнтрамі афарбоўкі выпрамменьваннем цвёрдацельных лазераў з мэтай атрымання імпульсаў пераналаджваемай па частаце генерацыі прамавугольнай формы і працягласцю ў некалькі мілісекунд у спектральнай вобласці 890 нм, якая адпавядае края зоны фукндаментальнага паглынання арсеніду галію.

Даследаваны мадэлі электронных камунікацыйных каналаў, у якіх у якасці носьбітаў выкарыстоўваюцца асобныя ферміёны, і паказана, што ў такіх каналах квантава-статыстычныя элементы пачынаюць істотна ўплываць на працэс перадачы інфармацыі пры хуткасці 10¹⁶ біт/с. Пабудавана тэорыя ўзбурэнняў для мадыфікаванага нелінейнага ўраўнення Шродзінгера, даказана нетрывіяльнасць дынамікі параметраў салітона пад уплывам узбурэнняў.^[3]

Даследавана распаўсюджанне прасторавых салітонаў і нелінейных паверхневых хваляў у фотарэфракцыйных крышталях. Паказана, што асаблівасцю такіх салітонаў і паверхневых хваляў з'яўляецца незалежнасць іх формы ад энергіі, што дазваляе падзяляць зыходны пучок на некалькі пучкоў пры яго дыфракцыі на перыядычнай структуры без парушэння салітоннага рэжыму распаўсюджання.

Прапанавана і абгрунтавана тэарэтычная мадэль даследуемай фізічнай з'явы папярочных эфектаў у аптычнай бістабільнасці, якое пакладзена ў аснову распрацоўкі метаду рэгістрацыі лакальных светлавых сігналаў і стварэння прасторавага ўзмацняльніка яркасці. Праведзены даследаванні па эксперыментальнай ацэнцы хуткасці папярочных хваляў пераключэння ў бістабільных інтэрферометрах з прамежкавымі слаямі з ZnSe і ZnS, якія былі выраблены метадам вакуумнага напылення.^[4]

Для лазера на LiF^-₂-цэнтрамі афарбоўкі даследавана далейшае паніжэнне дасягнутага на ўзроўні 0,4 Вт парогу генерацыі і паказана магчымасць стварэння лазера на LiF:F^-₂ са значным перавышэннем парогу пры напампоўцы InGaAs-дыёднымі лазерамі магутнасцю 1 Вт, якія выпраменьваюць святло ў наваколлі 975 нм.

Распрацавана канцэпцыя, прапанавана схема і выканана эксперыментальная рэалізацыя цалкам аптычнага лічбавага планарнага кальцавога прыстасавання для аптычнай апрацоўкі інфармацыі, элементы якога акрамя вызначэння працэсарных функцый могуць абменьвацца інфармацыяй пры дапамозе хваль пераключэння, якія распаўсюджваюцца ў плоскасці аптычна бістабільнага слою. Атрыманы і прааналізаваны выразы для гранічных энергетычных эфектыўнасцей перадачы інфармацыі ў камунікацыйных каналах з рознымі відамі імпульсна-пазіцыйнай мадуляцыі ў класічнай і квантавай граніцах. На прыкладзе бінарных аптычных сістэм з падлікам фатонаў паказана, што іх характарыстыкі значна саступаюць знойдзеным гранічным велічыням, а для выкарыстання ў аптычных камунікацыйных каналах трэба вылучыць пазіцыйную мадуляцыю імпульсаў, што перакрываюцца, як з пункту гледжання тэхналагічных асаблівасцей, так і гранічна дасягальных характарыстык.^[5]

На аснове метаду Монтэ-Карла распрацавана методыка мадэліравання самаўзгодненай дынамікі электрычнага поля і фотаносьбітаў у фотаўзбуджаных паўправадніках і прапанаваны метад, які выкарыстаны для аналізу эфекту генерацыі ТГц-імпульсаў паверхняй паўправадніка. Эксперыментальна даследавана прасторава-часавая дынаміка працэсаў бістабільнага пераключэння ў нелінейных інтэрферометрах на аснове GaAs і зарэгістравана хваля папярочнага пераключэння, ацэнка хуткасці якой складае 1 мкм/с. ^[6]

У межах канцэпцыі планарных ланцугоў транспарту і апрацоўкі лічбавых дваічных аптычных інфармацыйных сігналаў распрацавана і эксперыментальна апрабавана мадэль аптычнага планарнага мультыплексара-дэмультыплексара патокаў дадзеных. Прадэманстравана працаздольнасць метаду папярочнага транспарту дваічных інфармацыйных сігналаў у дадзеным напрамку за кошт адпаведнага тактавання, у тым ліку на разгалінаваных ланцугах бістабільных пікселяў.^[7]

Распрацаваны і эксперыметнальна апрабіраваны метады транспарту і апрацоўкі аптычных інфармацыйных сігналаў. Метады спалучаюць планарныя архітэктурныя рашэнні, заснаваныя на выкарыстанні папярочных эфектаў з'явы аптычнай бістабільнасці, з прасторавымі і валаконнымі каналамі перадачы лічбавых дадзеных. Для выкарыстання ў аптычных тэлекамунікацыйных сістэмах распрацаваны схемы мультыплексавання па часе ў фарматах ад 2х1 да 6х1 і адпаведныя ім дэмультыплексары 1х2 - 1х6.^[8]

Аддзел быў расфарміраваны паводле Пастановы Прэзідыўма НАН Беларусі ад 18.12.2003 г. шляхам уключэння на правах лабараторыі аптычных праблем інфарматыкі ў склад Інстытута фізікі імя Б. І. Сцяпанава НАН Беларусі. Ад 2008 пазначаная лабараторыя ў спісе структурных падраздзяленняў Інстытута не значыцца. Даследаванні былі працягнуты на базе падраздзяленняў Аб'яднанага інстытута праблем інфарматыкі.

• Профіль Аддзела аптычных праблем інфарматыкі на старонцы Аддзялення фізікі, матэматыкі і інфарматыкі НАН Беларусі (2003)