Диссертация (1090147), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Научно-методические, физико-технологические основы и принципыразработки, производства и применения изотопических наноструктур какфункциональной среды оптоэлектронных устройств нового поколения, в томчислеВОСП,исоответствующихпроизводственно-технологическихпроцессов [1].2. Базовые этапы технологического маршрута нового направленияпроектирования производственно-технологических процессов изготовленияполупроводниковых материалов на основе изотопов исходных химическихэлементов [4,6,7,22-25].3. Новый изотопический материал для оптоэлектроники на базе моделисверхрешетки(СВР), значительно повышающий качество продукции(оптоэлектронных устройств) [12,14].4. Методика проектирования изотопических сверхрешеток (ИСВР) и9моделирования производства нового материала с заранее заданнымихарактеристиками [25].5.
Новый физико-технологический способ изготовления изотопическихнаноструктур с помощью пучка тепловых нейтронов, способный значительноповысить эффективность оптоэлектронных устройств [2,3,6,18].6.Новыйспособполученияполупроводниковогографена,повышающий конкурентоспособность новых оптоэлектронных устройств[15,29].7. Методика оценки эффективности ИНС и технологического процессапроизводства ИНС, а также изотопического материала в повышениипропускной способности ВОСП [12-14].8.Результатыанализатехническихрешенийизготовленияизотопического материала и нового поколения ВОСП на их основе порезультатам исследований ИНС [3].Научнаяновизна.Врамкахдиссертационногоисследованияполучены новые научные результаты, имеющие важное значение дляразвития инновационной деятельности в области разработки и примененияоптоэлектронныхустройствновогопоколениянаизотопическихнаноструктурах:1.
Разработано новое научно обоснованное направление развитияпроизводства базовых элементов оптоэлектроники и ВОСП: изотопическиенаноструктуры, позволяющие увеличить пропускную способность не менеечем на порядок за счет снижения геометрических размеров и повышенияподвижности носителей заряда [19-21].2.Разработанановаятехнология,повышающаяэффективностьпроизводства наноструктуированного материала для оптоэлектроники на базеизотопов исходных химических элементов: кремния, германия, углерода [4,6,7].3.Разработанановаямодельпроизводственно-технологическогопроцесса изготовления наноструктур из изотопов кремния с использованиемтепловых нейтронов, осуществлен анализ технических решений всей10технологической цепочки изготовления ИНС, и определены пути ихреализации [19,21].4. Разработан изотопический способ получения полупроводниковогографена, повышающий качество элементной базы оптоэлектроники [16].5.Сформулированырекомендациидляповышениякачестваоптоэлектронных устройств на основании исследований оптоэлектронныххарактеристик изотопических многослойных структур [17-19].6.
Разработана и реализована методика оценки эффективноститехнологии изготовления и применения ИНС и изотопического материала.Дана оценка повышения скорости передачи информации, пропускнойспособности ВОСП за счет использования изотопических наноструктур [19].7. Разработаны методики проектирования технологического процесса иновых материалов с применением физико-математического моделирования[20-21].Методы исследованийоснованы на теории информации, теориипередачи сигналов, теории волновых процессов, теории оптическихволноводов, физике твердого тела, мезоскопической физике, ядерной физике.Обоснованность и достоверность полученных научных результатов,выводов и рекомендаций обусловлена корректной постановкой задачи,принятыми допущениями и ограничениями, подтверждена использованиемапробированного математического аппарата теорий волновых процессов иоптических волноводов, мезоскопической и ядерной физики, теорииинформации, математического моделирования, сравнением прогнозируемыхрезультатов с расчетами вычислительных и натурных экспериментов.Теоретическая значимость научных результатов заключается впринципиальномвкладеавторавобоснованиисозданияновыхпроизводственно-технологических процессов изготовления оптоэлектронныхустройствновогопозволяющихпоколенияповыситьнатехническийизотопическихуровеньнаноструктурах,базовыхэлементов,пропускную способность, скорость передачи информации ВОСП.
В работе11приводится обоснование целесообразности использования изотопическойструктуры исходного вещества для улучшения технических характеристикоптоэлектронных устройств. Указаны преимущества таких наноструктур,показана их эффективность в повышении пропускной способности ВОСП.Данфизико-теоретическийанализ изотопического метода полученияполупроводникового графена и перспективности применения в электронике.Разработанспособприменениемформированияпотокатепловыхизотопическихнейтронов.наноструктурРазработанысметодикапроектирования изотопических сверхрешеток и технологии их изготовления.Показана возможность создания наноструктур с помощью разных изотоповодного и того же химического элемента и использования их дляоптоэлектронных устройств.Практическая значимость.
На основании разработанных принциповсозданыкачественно новые технологические процессыпроизводстваоптоэлектронных устройств с высоким техническим уровнем по основнымпоказателямфункционирования.Разработанныеизотопическиенаноструктуры увеличивают на порядок пропускную способность ВОСП.Получение полупроводникового графена позволяет перейти к новому этапуразвития микроэлектроники. В целом, результаты работы повышаюттехнический уровень и конкурентоспособность базовых элементов ВОСП.Результатывнедренывтеоретическиеразработкиинновационногопредприятия при МГУПС (МИИТ), в проекты новых ВОСП ООО «НаукаСвязь», используются при изучении дисциплин «Нанотехнологии втелекоммуникациях»и«Оптоэлектронныеиквантовыеприборыиустройства» МГУПС (МИИТ).Соответствиеспециальностипаспорту05.02.22специальности.ОрганизацияСогласнопроизводства(впаспортуобластирадиоэлектроники) задачи, рассмотренные в диссертации, соответствуютобластям исследований:1.
Разработка научных, методологических и системотехнических основ12проектирования…организациипроизводственныхпроцессов.Стратегияразвития…производственных процессов.2. Моделирование и оптимизация…производственных процессов.3. Разработка научных, методологических и системотехническихпринципов повышения эффективности функционирования и качестваорганизациипроизводственныхсистем.Повышениекачестваиконкурентоспособности продукции.Апробация. Основные положения и результаты диссертационнойработы докладывались на:1)8-оймеждународнойнаучно-практическойконференции«Актуальные исследования и развитие» 17-25 января 2012г.
– София;2) Международной выставке «Йена 2009» «Ideen – Erfindungen –Neuheitung»;3)7-13международныхнаучно-практическихконференциях«Безопасность движения поездов» МГУПС (МИИТ), (2007-2013);4) 63,64,65,66-ой научно-технических конференциях СПбНТОРЭС им.А.С. Попова, Санкт-Петербург, (2008-2011) ;5) Юбилейной межрегиональной научно-практической конференцииМосковского НТОРЭС им. А.С. Попова и МТУСИ, Пушкинские Горы –Москва (2008);6)8,9-ойнаучно-техническихконференциях«Перспективныетехнологии в средствах передачи информации», Владимир, 2009, 2011.Публикации.Основныенаучныерезультатыотраженыв60публикациях, в том числе в 3 монографиях, в 2 статьях в журналах из БДScopus, в 21 статьях в научно-технических журналах из перечня,рекомендованного ВАК РФ для защиты докторских диссертаций и в 4патентах на изобретение.Реализация.
Результаты работы используются:1.Висследовательскойработепредприятияпосозданию13изотопических наноструктур «Нанооптик-8» при МГУ ПС (МИИТ).2. В работе ООО «Наука-Связь» при проектировании новых ВОСП.3. В учебном процессе Московского государственного университетапутейсообщенийприизучениидисциплин«Нанотехнологиивтелекоммуникация», «Оптоэлектронные и квантовые приборы и устройства».Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит изосновной части и приложения. Основная часть содержит введение, шестьглав, заключение и список литературы (124 наименования). Объем основнойчасти составляет 239 страниц машинописного текста, иллюстрируются 4таблицами и 79рисунками. В приложении приведены компьютерныепрограммы, реализующиеалгоритмыматематическогомоделированияизотопических наноструктур.Личное участие. Основные теоретические результаты были полученылично автором в период с 2000 по 2014 год.141 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХСИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (ВОСП) НА НОВЫХ ФИЗИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИНЦИПАХ1.1ВнастоящееСостояние вопроса и актуальность темывремявнедрениенанотехнологийнарядусинформационными технологиями является необходимым условием научнотехнического прогресса, перевода экономики на ресурсосберегающиепроизводства, усиление национальной безопасности.
Главным факторомразвития современной экономики-создание новых производственно-технологических процессов, способных выпускать качественную продукциюдля всех сфер жизни человека. Наиболее важным видом жизнедеятельностиявляется передача информации с помощью телекоммуникационных систем.Одной из главных задач в области передачи информации являетсясоздание широкополосной сети интегрального обслуживания. Такая сетьдолжна предоставлять высококачественные разнообразные услуги связи(телефония, телевидение, передача данных) при оптимальном использованииресурсов линий связи и минимальных затратах средств.
По рекомендациямМеждународного телекоммуникационного союза (ITU) основой для такойсети в глобальном масштабе будет волоконно-оптическая система передачи(ВОСП). Понятие ВОСП включает в себя приемо-передающую аппаратуру иволоконно-оптические линии связи (ВОЛС), состоящие из оптическогокабеля, оптических усилителей и регенерационных устройств.Одной из самых важных эксплуатационных характеристик ВОСПявляется пропускная способность C (бит/с), оцениваемая количествоминформации, передаваемой в единицу времени. Для цифровых системпередачи пропускная способность определяется ресурсами оптическоговолокна (ОВ) и базовых элементов, которые зависят от уровня развитияинформационных и нанотехнологий. Под информационными технологиями в15широкомсмыслевнастоящеевремяподразумеваютсянетолькокомпьютерные, но и сетевые, интернет-технологии, а также самыеразнообразные телекоммуникационные технологии обработки и передачиинформации, касающиеся методов информационного сжатия сигналов,кодирования и модуляции.
Под нанотехнологией понимается совокупностьметодов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образомсоздавать объекты с размерами менее 100нм [1]. Можно сказать, чтоинформационныепроцессаи нанотехнологии – это две половины одного целогооптимизацииметодовпередачиинформации,котораянеосуществима без повышения качества аппаратуры. Так, научные открытия водних областях, например, физики или химии и совершенствование на ихоснове технологий изготовления приборов электроники создают импульс длядвижения вперед информационных технологий. В свою очередь, научныедостижения в области, например, информационного сжатия сигналов илитехнологий уплотнения оптического волокна являются стимулом дляразвития нанотехнологий.Известно, что ресурсы оптического волокна по частотному диапазону искорости передачи цифровых сигналов огромны и достигают в зависимостиот длины оптической несущей нескольких десятков терагерц [2-7]. Достичьтакой скорости в настоящее время невозможно из-за отсутствия элементнойбазы для высокоскоростных цифровых кодеков и модемов, которые должныподдерживать соответствующую тактовую частоту и частоту модуляции.Поэтому для реализации потенциальных возможностей ОВ необходиморазвивать технологии изготовления устройств обработки и передачисигналов, а также промышленное производство аппаратуры ВОСП.1.2 Актуальные направления повышения технического уровня икачества базовых элементов ВОСПСовременные телекоммуникационные системы предназначены дляорганизации цифровых информационных сетей передачи данных, голоса,16видеоизображений.Наиболееперспективнымиявляютсяволоконно-оптические системы передачи.
Это объясняется огромными ресурсамипропускной способности оптического волокна и возможностями волоконнооптической связи по дальности и качеству передачи информации. Так,использование оптических волноводовимеет много преимуществ переддругими линиями связи:а) широкая полоса пропускания;б) малое затухание светового сигнала;в) низкий уровень шумов;г) невосприимчивость к электромагнитным помехам;д) высокая защищенность от несанкционированного доступа;е) небольшие габариты и вес.Скорость передачи сигналов и пропускная способность оптическихволноводовбыстродействиемопределяютсябазовыхвозможностямиэлементовВОСП,приемопередающейаименно:аппаратуры,форматом оптической модуляции, способом уплотнения ОВ. Скоростьпрохождения сообщений по информационным сетям зависит не только отпропускной способности волоконно-оптических систем, но и от узлов сети,соединяющих отдельные участки ВОЛС между собой. Поэтому на скоростьпередачи по сетям влияют и быстродействие оптоэлектронных устройств, иэлектронных,аименно,микропроцессоров,управляющихинформационными потоками (коммутацией в узлах сети), а такжекодирующих и декодирующих устройств и т.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
