23-летний магистрант физфака пермского университета Павел Карнаушкин разработал технологию создания конусных линз для фотонных интегральных схем. Его новшество поможет серьёзно сократить расходы на оборудование для лабораторий и производственных центров.
«Никогда не думал, что займусь точными науками. В детстве вовсе мечтал стать бандитом, а именно грабителем банков. Конечно, это юношеские фантазии, которые сейчас вспоминаю с улыбкой», – признаётся он.
Студент-изобретатель
Павел родился в Перми, ходил в обычную школу, где сильно увлёкся историей. Однако позже его заинтересовал совсем другой предмет – физика. По словам молодого человека, во всём «виноват» учитель, благодаря которому у него появилась сильная тяга к точным наукам.
После школы поступил на физический факультет ПГНИУ на направление «Нанотехнологии и микросистемная техника». На третьем курсе вместе с другими студентами побывал на Пермской научно-производственной приборостроительной компании, где увидел процесс создания датчиков, элементов дистанционных передач и так далее. Загоревшись идей модернизации оборудования, он решил продолжать заниматься нанотехнологиями в магистратуре Пермского университета.
«Однажды во время учёбы ко мне подошёл научный руководитель и предложил придумать технологию введения света в новейшиефотонные интегральные схемы, созданные недавно в нашем университете. Эти микросхемы можно использовать повсеместно – от вычислительной техники до гражданской авиации. Поэтому необходимо было как-то решить эту проблему», – говорит Павел.
Студент приступил к работе. Первые эксперименты проводил во время бакалаврской работы, а заключительную часть и финальные опыты завершил на втором курсе магистратуры. Всего на создание конусных линз для «световых» чипов – именно эти элементы в итоге удалось получить пермяку – ушло порядка двух лет.
Научное импортозамещение
Конусные линзы – один из основных соединительных элементов в фотонных интегральных схемах, где вместо электрического тока распространяется свет, являющийся носителем информации. Схемы могут быть в сотни раз быстрее своих аналогов – электрических чипов, которые функционируют в обычных компьютерах.
Главным нововведением пермяка является так называемый «переходный элемент» для света в виде вышеупомянутых конусных линз, способных соединить чип интегральной схемы с оптическим волокном.
Одной из основных проблем современных фотонных интегральных схем является высокая сложность соединения волноводов схемы размером 3 микрона (он в 20 раз тоньше человеческого волоса – прим. ред.) с оптоволокном с размером светопроводящей жилы в 10 микрон.
«Проще говоря, это можно сравнить с водонапорной трубой, которую нужно соединить с другой, только в три раза меньшей по диаметру. Я же сделал так, чтобы в "шлюз" проходили большие потоки энергии без существенных потерь», – поясняет физик.
Важной составляющей проекта является дешевизна производства. Сегодня российские предприятия используют аналогичные линзы, сделанные за рубежом. Один метр такой конструкции стоит около 6 тысяч рублей. По подсчётам Павла, пермская разработка будет стоить в 4 раза дешевле и позволит заменить иностранные образцы.
Среди сфер применения – обработка сигналов волоконно-оптических датчиков: температуры, давления и других. Кроме того, конусные линзы планируется использовать в биосенсорах для определения химических и биологических веществ в медлабораториях и в современных навигационных приборах.
На сегодняшний день Павел Карнаушкин стал первым в России, кто создал подобную технологию. Окончательный вариант продукта будет презентован к концу 2017 года. Уже есть договорённости о внедрении ноу-хау на производстве фотонных схем на пермских предприятиях. В будущем планируется расширить круг потребителей среди российских и западных компаний.