Чтобы продвигать на рынок технологию Powerline, два промышленных форума стремительно разрабатывают новые стандарты домашних сетей и доступа в Интернет. К ним относится PLC (Powerline Communications) Forum и HomePlug Powerline Aliance (группа, сформированная для развития домашних сетевых технологий, основанных на технологии powerline telecom). Последний альянс включает такие транснациональные корпорации, как 3Com, Texas Instru-menls и Cisco Systems. В процесс испытаний уже вовлечены более десяти крупнейших европейских компаний, таких как France Telecom, Endesa (Испания) и Enel (Италия).
Общий интерес вполне понятен: количество электрических розеток существенно превосходит количество телефонов. Европа оказалась впереди в испытании этой технологии по целому ряду причин, одна из которых состоит в том, что здесь к одной трансформаторной будке обычно подключено 300-400 домов, в то время как в США – всего пять-шесть. Это означает, что стоимость внедрения данной технологии в Европе будет существенно ниже. Кроме того, в США стремительными темпами развивается другой вид широкополосного доступа – по кабельным сетям, а в Европе он непопулярен. В США 60 процентов сетей подключено к кабельному телевидению, поэтому там гораздо дешевле развивать технологии кабельного доступа и рынок США неперспективен для DPL-технологии.
По материалам Интернета подготовил Александр Алешин.
Фотонные кристаллы
Все большее число специалистов видят в фотонных кристаллах будущее оптической связи, а некоторые – и вычислительной техники вообще. Если использовать для передачи сигналов не электрический тою а свет, то есть надежда достичь тактовых частот порядка 1000 ГГц.
В 1998 году западные информационные агентства сообщили, что в лаборатории Sandia National Laboratories, принадлежащей американскому Департаменту энергетики, разработана новая «светоизгибаюшая» (light bending) технология, которая в недалеком будущем найдет применение в телекоммуникационных сетях. Микроскопическая трехмерная структура (получившая название фотонной решетки) создана на основе кремния и позволяет передавать когерентный свет в оптическом диапазоне длин волн с минимальными потерями. Эффективность передачи составляет 95 процентов, что значительно превосходит показатель стандартных свето1 предающих сред (около 30 процентов), используемых в настоящее время. При этом можно направлять лучи по сложной траектории, содержащей «изгибы», практически под прямым углом в заданную точку. Решетка представляет собой пачку тонких кремниевых двухмерных дифракционных решеток, каждый слой которой повернут на 90 градусов относительно соседнего. Для создания работающей «фотонной решетки» достаточно десяти таких слоев.
При взгляде через микроскоп фотонная решетка похожа на подготовленный костер, сложенный «колодцем». Она обладает уникальной способностью изгибать траекторию световых волн определенной частоты практически в любом направлении и практически без потерь. Это изобретение может привести к существенному прогрессу в области телекоммуникаций и оптических компьютеров.
Решетка из перекрестных диэлектрических полосок является «идеально» отражающей средой для световых волн определенного диапазона частот, который называется «запрещенной зоной». Световые волны этого диапазона не могут распространяться внутри решетки, а при наличии внутри нее полостей или нерегулярностей оказываются «захваченными» такими «ловушками». Создавая цепочки нерегулярностей, можно формировать световедущие каналы, при помощи которых открывается возможность изменять направление световых волн даже на острые углы. Потери на изгиб в таких устройствах практически отсутствуют, а радиус изгиба в пять-десять меньше, чем в использующихся сейчас устройствах интегральной оптики.
Идея фотонной решетки была предложена еще в 1987 году Эли Яблоновичем, работающим сейчас профессором в Калифорнийском университете. Первый фотонный кристалл размером с бейсбольный мяч был создан в 1990 году, он управлял микроволновым излучением. Тогда же был создан кристалл размером уже с шарик для пинг-понга (в университете штата Айова), он тоже работал в микроволновом диапазоне. Первые кристаллы-решетки собирались вручную из обычных металлических иголок. В том же направлении работала и группа Иоаннопулоса в Массачусетсском технологическом институте.
Главное достижение лаборатории Sandia – технологический прорыв в область нанометровых трехмерных структур. Об открытии было объявлено 16 июля 1998 года, оно запатентовано, есть уже предложения от крупных промышленников, готовых организовать коммерческое производство. Современные решетки, созданные там Шоном Лин и Джимом Флеммингом, успешно работают в инфракрасном диапазоне (длины волн около десяти микрон). Мало того, исследователи не останавливаются на достигнутом и изготавливают решетку для полуторамикронных длин волн – именно в этом диапазоне сегодня передается информация по волоконно-оптическим кабелям. «У меня нет сомнений в том, что группа Лина добьется успеха еще в этом году», – говорит профессор Вильнев из Массачусетсского технологического института.
Такая уверенность основана на том, что в лаборатории Sandia очень развита технология изготовления микроструктур из кремния, похожая на ту, что обычно используют при производстве компьютерных чипов. Многослойная кремниевая «вафля» покрывается двуокисью кремния, затем в нем процарапываются канавки, которые заполняются полисиликоном. Слой полируется, и на него накладывается следующий с полосками в перпендикулярном первым направлении. После построения десятка или более слоев двуокись кремния вытравляется при помощи кислоты, и остается объемная решетка из полисиликоновых полосок толщиной 1,2 микрона и высотой 1,5 микрона с расстоянием между ними в 4,8 микрон. На шестидюймовом чипе можно разместить десяток тысяч таких решеток.
Подобное достижение означает революционный прорыв в создании оптического компьютера, мечты о котором давно будоражат умы изобретателей. Одним из главных препятствий на пути его создания была невозможность изгибать траектории лучей света на большие углы на малых расстояниях. Ведь если заменить провода в современных чипах световодами, то в устройстве размером со спичечный коробок световоды придется изгибать миллионы раз.
Первое применение фотонного кристалла – создание световсдуших каналов. Современные свстовсдущис каналы на основе оптического волокна не могут иметь крутых изгибов из-за недопустимого увеличения потерь, вызванного нарушением полного внутреннего отражения в них. Световедущие каналы в фотонном кристалле основаны на другом принципе: практически идеальное отражение света под любым углом от стенок световедущего канала обеспечивается наличием «запрещенной зоны» для световой волны передаваемой частоты, препятствующей проникновению света в глубь фотонного кристалла.
Второе применение – это спектральное разделение каналов. Во многих случаях по оптическому волокну идет не один, а несколько световых сигналов. Их бывает нужно рассортировать – направить каждый по отдельному пути. Например – оптический телефонный кабель, по которому идет одновременно несколько разговоров на разных длинах волн. Фотонный кристалл – идеальное средство для «высечений» из потока нужной длины волны и направления ее туда, куда требуется.
Третье – кросс для световых потоков. Такое устройство, предохраняющее от взаимного воздействия световых каналов при их физическом пересечении, совершенно необходимо при создании светового компьютера и световых компьютерных чипов.
Специалисты по волоконной оптике сразу заинтересовались фотонными кристаллами, разглядев самые разные перспективы их использования для увеличения пропускной способности сетей. Чтобы увеличить объем передаваемых по волоконным световодам данных, надо создавать как можно более короткие оптические импульсы. Это определяется временем срабатывания эмиссионых диодов. Вторая проблема – волоконные световоды прозрачны в малом диапазоне длин волн. Третья проблема – на выходе информационных каналов требуются узкочастотные оптические фильтры и высокоскоростные оптические переключатели – своеобразные интегральные оптические схемы. Для них нужно создавать миниатюрные плоскостные волноводы.