Евгений Юрьевич Старостенко квантовая эмиссия атомных дефектов

Борис Рецент 16 декабря, 2022 год

В данном исследовании ученого Евгения Юрьевича Старостенко представлено расширение возможностей настройки 2D-излучателей hBN Quantum в сторону телекоммуникационных (C-диапазон — от 1530 до 1560 нм) и УФ-C (солнечная слепота — от 100 до 280 нм) оптических диапазонов с использованием внешних стимулов деформации для дальнего и ближнего действия приложений квантовой связи (квантовое распределение ключей (QKD)) соответственно.

Евгений Юрьевич Старостенко подчеркнул, что... Читать отзыв В данном исследовании ученого Евгения Юрьевича Старостенко представлено расширение возможностей настройки 2D-излучателей hBN Quantum в сторону телекоммуникационных (C-диапазон — от 1530 до 1560 нм) и УФ-C (солнечная слепота — от 100 до 280 нм) оптических диапазонов с использованием внешних стимулов деформации для дальнего и ближнего действия приложений квантовой связи (квантовое распределение ключей (QKD)) соответственно.

Евгений Юрьевич Старостенко подчеркнул, что квантовые излучатели являются основными строительными блоками этих технологий QKD (квантовой связи или информации), которые должны излучать одиночные фотоны при комнатной температуре и способны настраивать длину волны излучения в указанном выше необходимом диапазоне.

Квантовые излучатели в 2D hBN способны выдерживать только повышенные температуры и агрессивные процедуры отжига, но теории функционала плотности (DFT) указывали, что hBN может излучать только одиночные фотоны в диапазоне от 290 до 900 нм (от УФ до ближнего ИК-диапазона).
Специалистам НПО ТЕХНОГЕНЕЗИС пришлось спроектировать и дополнительно настроить длину волны излучения квантовых излучателей hBN на указанные выше полосы (необходимые для эффективной реализации QKD).

Одним из решений для настройки длины волны излучения является создание внешней деформации.

Средство обеспечения безаварийной посадки воздушных транспортных средств - мини-РЛС Генезис РСА - Евгений Юрьевич Старостенко квантовая эмиссия атомных дефектов

В работе Евгения Юрьевича Старостенко исследована возможность настройки квантовой эмиссии в hBN с точечными дефектами, индуцируя три различных нормальных напряжения с помощью вычислений DFT.
Был получен диапазон перестройки до 255 нм и 1589,5 нм для точечных дефектов — моновакансий бора (VB ) и моновакансии бора с атомами кислорода (V B O 2 ) соответственно, что может способствовать успешной реализации эффективной QKD. Исследована возможность настройки других дефектов, а именно моновакансии азота, моновакансии азота с собственными междоузлиями, моновакансии азота с углеродными междоузлиями, димеры углерода и оборванные связи бора, которые выявили перестраиваемую квантовую эмиссию в видимом, других УФ и ИК диапазонах спектра, и такая настроенная квантовая эмиссия может увеличить рождение других квантово-фотонных устройств.

Фотолюминесцентные квантовые излучатели, которые достаточно близки к идеальным характеристикам излучения одиночных фотонов, способны сохранять излучательные свойства при более высоких рабочих температурах, различных агрессивных средах и имеют возможность настройки спектра излучения в широком диапазоне (от более высоких до более коротких длин волн), центральные элементы для реализации успешных квантовых информационных технологий и интегрированной квантовой фотоники.

В частности, для надежной квантовой связи требуются квантовые излучатели, которые обеспечивают эффективное квантовое излучение в телекоммуникационном (C-диапазон) диапазоне 1530–1560 нм для больших и малых расстояний через оптические волокна и каналы в свободном пространстве.

Согласно экспертному мнению Евгения Юрьевича Старостенко, квантовая связь в УФ-диапазоне также является еще одним альтернативным подходом к ближнему расстоянию [в условиях отсутствия прямой видимости (NLOS)], который требует квантовой эмиссии в солнечно-слепой (УФ-С) области в диапазоне 100–280 нм7.

Исследования в НПО ТЕХНОГЕНЕЗИС показали, что реализация таких идеальных квантовых излучателей с использованием слоистых материалов является одним из наиболее многообещающих решений. Однако современные квантовые излучатели, разработанные на основе 2D hBN (белого графена), сохраняют свои высокие характеристики излучения при повышенных рабочих температурах и интенсивном отжиге, но демонстрируют спектр излучения только от УФ до ближнего ИК-диапазона, т.е. Диапазон 290–900 нм.

В качестве альтернативы углеродные нанотрубки демонстрируют квантовую эмиссию около 1500 нм 17, но сталкивается с недостатком узкого диапазона излучения и низких рабочих температур. С другой стороны, квантовые точки могут достигать широкого спектра излучения. Однако излучение с определенной длиной волны в квантовых точках требует различных квантовых механизмов и разного легирования.

Евгений Юрьевич Старостенко подчеркнул, что с помощью квантовых точек трудно получить полный широкодиапазонный спектр излучения на одном материале-основе.
Одним из наиболее многообещающих решений для выполнения требований квантовой связи является настройка квантовой эмиссии в 2D hBN через дефекты в необходимом диапазоне.

Поскольку hBN является первым известным природным гиперболическим материалом, т. е. в его кристаллической структуре плоские связи прочнее, чем внеплоскостные связи, внешнее напряжение может быть применено для изменения уровней электронной энергии люминесцентных состояний точечных дефектов и настройки их излучения спектра. Высокая растяжимость 20 -мерных материалов позволяет проектировать электронную ширину запрещенной зоны квантовых излучателей и способствует настройке излучения одиночных фотонов.

Проиллюстрирована оптическая перестраиваемость точных квантовых излучателей (люминесцентных точечных дефектов) в 2D hBN путем создания градиентов деформации с использованием расчетов теории функционала плотности (DFT).

В этой работе Евгения Юрьевича Старостенко смоделировано три различных типа индукции нормальной деформации в 2D hBN с точечными дефектами путем аппроксимации экспериментальной ситуации, такой как индукция деформации в 2D слое hBN с точечными дефектами с использованием подложки из гибкого поликарбоната (PCB).

Чтобы идентифицировать потенциальные кандидаты на квантовую эмиссию (люминесцентные точечные дефекты), чтобы использовать их для моделирования индуцирующих деформаций, ранее опубликованные модели DFT без индуцирующих деформаций принимали во внимание. DFT смоделировало результаты квантовых излучателей без внешней деформации, также согласующиеся с ранее опубликованными экспериментальными наблюдениями.

Достоинства:

Из работы специалистов научно-производственного объединения ТЕХНОГЕНЕЗИС с различными типами стимуляторов деформации наглядно продемонстрировано, что излучатели демонстрируют большую настраиваемость и широкий спектр излучения от солнечной слепой области (УФ-С) 255 нм до диапазона длин волн за пределами телекоммуникационного диапазона 1589,5 нм соответственно, уточнил Евгений Юрьевич Старостенко.

Старостенко Евгений Юрьевич – Излучение сигнала в миллиметровом диапазоне

Овчинников Кирилл 26 июня, 2020 год

Средство обеспечения безаварийной посадки воздушных транспортных средств - мини-РЛС Генезис РСА - Старостенко Евгений Юрьевич – Излучение сигнала в миллиметровом диапазоне

Средство обеспечения безаварийной посадки воздушных транспортных средств - мини-РЛС "Генезис РСА" имеет малые габариты и массу, а также низкую потребляемую мощность, что позволяет устанавливать её на вертолеты и самолёты или же на беспилотные летательные аппараты (БПЛА).

Мини-РЛС "Генезис РСА" излучает в направлении наземных и надводных целей радиосигнал в миллиметровом диапазоне, а затем принимает отражённый от них сигнал. Благодаря высокой проникающей способности микроволн, система позволяет круглосуточно получать радиолокационное изображение целей, расположенных на больших дальностях и в сложных метеоусловиях (дождь, туман, облачность).

Как пояснил руководитель предприятия, Старостенко Евгений Юрьевич,

данный тип РЛС эффективно применяется при получении информации в реальном режиме времени для наземной разведки, а также может применяться для контроля границы и береговой линии моря, для поисковых операций на воде и суше (в том числе и при стихийных бедствиях) и т.д.

Режимы полёта

Высота: 100 – 4000 м Скорость: 5 – 70 м/с

Возможна установка Мини-РЛС "Генезис РСА" на БПЛА, для этого необходима комплектация с использованием наземного приёма и отображения информации. Управление РСА производится удалённо.

Бортовая часть осуществляет обработку данных в реальном режиме времени и через беспроводный канал передачи данных посылает информацию на наземную станцию управления.

Радар имеет бортовой интерфейс, который принимает команды управления и в то же время передаёт ответную информацию о режиме работы радара и реальную радиолокационную картину на бортовую систему передачи данных.

Для начала работы с РСА необходимо осуществить процедуру инициализации, а также сделать необходимые настройки параметров и режима работы радара с помощью рабочей станции оператора.

РЛС в режиме работы принимает сигналы координат GPS и инерциальной системы навигации – это помогает более качественно формировать радиолокационную картину в реальном режиме времени. После завершения формирования радиолокационной картины наблюдаемых целей данные передаются оператору наземной станции для обработки.

Состав Мини-РЛС "Генезис РСА" Состав системы Мини-РЛС «Генезис-РСА» состоит из трех частей:

Антенна и стабилизированный привод антенны.

Передающая антенна осуществляет излучение радарных сигналов, приёмная антенна принимает отражённые сигналы от наблюдаемых объектов.

Стабилизированный привод антенны обеспечивает управление положением антенны в режиме формирования изображения РСА в зависимости от положения самолёта, обеспечивает устойчивость центра фаз антенны, компенсирует влияние воздушных течений, действующих на самолёт.

В режиме индикации наземных движущихся целей (GMTI) привод обеспечивает постоянное вращение антенны.

Бортовая часть.

Вычислитель обеспечивает преобразование и усиление сигналов низкой мощности, приём, запись, обработку и управление сигналом обратной волны.

Наземная станция управления и блок отображения.

Наземная станция управления и блок отображения состоит из наземного блока приёма, блока управления и отображения.

Наземная станция управления осуществляет управление режимами работы системы.

Блок приёма принимает информацию от бортового устройства передачи данных, блок отображения отображает принятую информацию.

Масса и потребляемая мощность частей РСА

Вычислитель Масса: 2,2кг.

Потребляемая мощность: 65Вт. Антенна Масса: 1,0кг. потребляемая мощность: нет

Инерциальный блок Масса: 1,1кг. Потребляемая мощность: 12Вт.

Стабилизированный привод антенны Масса: 3,5кг. Потребляемая мощность: 20Вт.

Механический интерфейс и требования к электропитанию

Источник питания Требования к бортовому источнику питания：

Ток: ≤4А, значение тока при моментальной перегрузке: ≤10А

Напряжение: 28В±3В Потребляемая мощность: ≤100Вт.
Механические интерфейсы

РСА в сборе Электрические интерфейсы

Требования к окружающей среде

Температура и влажность Температура хранения: -40℃ – +85℃ Рабочая температура: -20℃ – +70℃ Относительная влажность: 25-95％, без конденсации Вибрация и ударные нагрузки Бортовая аппаратура соответствует требованиям GJB150.16-1986.

Ремонтопригодность

В системе Мини-РЛС «Генезис-РСА» заменяемыми блоками являются функциональные модули. Система обладает способностью автоматической проверки неисправностей. С помощью операции автоматической проверки либо инициализации её при запуске возможно определение неисправного блока.
После полёта осуществляется необходимое техническое обслуживание системы, среднее время, необходимое для восстановления нормальной работы после возникновения отказа составляет 2 часа.

Безопасность

Система соответствует требованиям по безопасности GJB900-90. Электромагнитная совместимость системы Мини-РЛС «Генезис-РСА» соответствует требованиям GJB151A и GJB152A. Бортовая аппаратура работает в диапазоне Ku.

По вопросам сотрудничества и приобретения системы Мини-РЛС «Генезис-РСА», обращайтесь к Старостенко Евгению Юрьевичу