Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0067

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0067
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технологический центр информационной физики "Интрофизика"
Название доклада
Результаты выполнения проекта "Исследование характеристик регенерации полнодуплексных "смартлинк соединений" на основе двухмерных массивов VCSEL-лазеров и pin-фотодиодов с конструктивными элементами, изготовленными методами 3D-печати" в 2016 году
Докладчик
Никитин Владимир Степанович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
- Цели проекта:
Целью работы является создание комплекса научно-технических решений в об-ласти разработки оптоэлектронных компонентов полнодуплексных «смартлинк соединений», изготовленных методами 3D-печати, для создания оптоэлектронных вычислительных комплексов.
- Задачи проекта:
Задачами работы являются разработка многоканального полнодуплексного «смартлинк соединения» на основе двумерных массивов VCSEL-лазеров и pin-фотодиодов с конструктивными элементами, изготовленными методами 3D-печати, разработка адаптивных алгоритмов и протоколов приема-передачи данных, а также исследование характеристик регенерации (самостоятельного восстановления работоспособности каналов связи) полнодуплексных «смартлинк соединений»
Актуальность и новизна исследования
- Актуальность:
Несмотря на впечатляющие достижения зарубежных производителей в области скорости передачи и количества работающих каналов, главным недостатком соединений типа АОК и HPOI является невозможность создания компактных и, в то же время, быстроразъемных оптоволоконных соединений, например, для создания высокопроизводительных оптических USB-соединений с высоким показателем надёжности связи.
- Новизна:
Планируется обеспечить приём и передачу данных по одной оптоволоконной шине благодаря применению многоканального оптического делителя.
Регенерация связи разрабатываемого соединения осуществляется автоматически и аппаратно, без использования резервных линий связи
Описание исследования

Основными методами проведения работ в текущем году явились: анализ научно-технической информации, трехмерное твердотельное моделирование, расчетные и экспериментальные методы.

Разработанный лабораторный комплекс для исследования характеристик регенерации ЭО ПСС состоит из двух аппаратно-программных модулей. Каждый из аппаратно-программных модулей содержит аппаратный отсек и устройство визуализации (монитор), размещенные в защитном переносном кофре, а также выносную консоль управления. Аппаратное содержание модулей практически идентично. Различие состоит в порядке размещения элементов аппаратного отсека и никак не влияет на функциональные возможности модуля в целом.

Для визуализации на экранах мониторов аппаратно-программных модулей лабораторного комплекса параметров физического подключения тестируемых приемо-передающих модулей ЭО ПСС реализована программа «ПО лабораторного комплекса для исследования характеристик регенерации ЭО ПСС».

В ходе работ были практически реализованы несколько конструктивных схем макета оптического многоканального делителя сигналов с применением методов 3D-печати с использованием ПОВ диаметром 0,2 и 0,4 мм. Основной особенностью изготовления макета многоканального делителя сигналов по одной из  конструктивных схем явилось то, что формирование световодного блока осуществлено из двух заготовок, каждая из которых изготовлена с использованием многослойной 3D-печати.

В результате проведения лабораторных испытаний макета оптического многоканального делителя сигналов по разработанным Программе и методикам установлено, что макет оптического делителя осуществляет разделение оптических сигналов между массивами VCSEL-лазеров и pin-фотодиодов приемо-передающих модулей ЭО ПСС, обеспечивая полнодуплексное соединение; технические характеристики макета делителя полностью соответствуют заявленным в ТЗ.

ЭО ПСС функционально состоит из двух взаимозависимых частей – аппаратной и программной. Аппаратная часть включает устройства управления ПСС, оптошины и приемо-передающие модули. Программная часть включает приложения верхнего уровня, библиотеки базовых функций Windows API и программные драйверы (для массивов VCSEL-лазеров и pin-фотодиодов).

В ЭО ПСС предусмотрено два приемо-передающих модуля. Каждый из приемо-передающих модулей функционально объединяет приемник и передатчик сигналов и содержит: массив VCSEL-лазеров, установленный в специальном корпусе; массив pin-фотодиодов, установленный в специальном корпусе; комплект управляющих микросхем (драйверов) оптоэлектронных компонентов (элементов приемника и передатчика); оптический многоканальный делитель сигналов и другие элементы ЭКБ, необходимые для эффективного функционирования приемо-передающего модуля.

В результате проведения экспериментальных исследований ЭО ПСС по разработанным Программе и методикам установлено, что ЭО ПСС обеспечивает передачу данных по группе от 4 до 8 работоспособных оптоволоконных каналов,  обеспечивает полнодуплексный обмен информацией между приемо-передающими модулями в режиме оптического соединения с ошибкой передачи до 0,2 %, а также

вероятность осуществления автоматического соединения между приемо-передающими модулями на уровне не менее 0,97.

Программная часть ЭО ПСС обеспечивает: - передачу и прием информационного потока данных с оценкой ее качества; - оценку эффективности работы систем диагностики и самовосстановления; - обнаружение и фиксацию ошибок, возникающих при передаче данных в передаваемых/принимаемых файлах.

Программа и методики экспериментальных исследований характеристик регенерации ЭО ПСС предполагают проведение исследования влияния поворота оптошины вокруг оптической оси на характеристики  регенерации ЭО ПСС, а также исследования влияния поперечного смещения оптошины относительно оптической оси на характеристики  регенерации ЭО ПСС

Результаты исследования

В ходе реализации проекта в 2016 году выполнено следующее:

- разработан лабораторный комплекс для исследования характеристик регенерации ЭО ПСС

- разработано ПО лабораторного комплекса для исследования характеристик регенерации ЭО ПСС

- изготовлены макеты оптического многоканального делителя сигналов для разделения оптических сигналов между двухмерными массивами VCSEL-лазеров и pin-фотодиодов приемо-передающих модулей ЭО ПСС

- разработаны Программа и методики лабораторных испытаний макета оптического многоканального делителя сигналов для разделения оптических сигналов между двухмерными массивами VCSEL-лазеров и pin-фотодиодов приемо-передающих модулей ЭО ПСС. Проведены лабораторные испытания макета оптического многоканального делителя сигналов

- разработан и изготовлен ЭО ПСС

- разработаны Программа и методики экспериментальных исследований ЭО ПСС на соответствие требованиям ТЗ. Проведены экспериментальные исследования ЭО ПСС

- разработаны Программа и методики экспериментальных исследований характеристик регенерации ЭО ПСС с применением лабораторного комплекса для исследования характеристик регенерации

В настоящее время осуществляются следующие мероприятия:

- проводятся экспериментальные исследования характеристик регенерации ЭО ПСС с применением лабораторного комплекса для исследования характеристик регенерации;

- разрабатывается проект ТЗ на проведение ОКР по теме: «Разработка полнодуплексных «смартлинк соединений» на основе двухмерных массивов VCSEL-лазеров и pin-фотодиодов с конструктивными элементами, изготовленными методами 3D-печати, для перспективных оптоэлектронных вычислительных комплексов»;

- проводится оценка РИД, полученных при выполнении ПНИ, с целью их вовлечения в хозяйственный оборот;

- проводятся маркетинговые исследования с целью изучения перспектив коммерциализации РИД, полученных при выполнении ПНИ;

- разрабатывается бизнес-план коммерциализации результатов проекта.

Завершить выполнение текущего проекта планируется:

- разработкой предложений по созданию перспективных оптоэлектронных вычислительных комплексов с применением полнодуплексных «смартлинк соединений» на основе двухмерных массивов VCSEL-лазеров и pin-фотодиодов с конструктивными элементами, изготовленными методами 3D-печати;

- обобщением и оценкой полученных результатов;

- технико-экономической оценкой рыночного потенциала полученных результатов;

- разработкой рекомендаций по использованию результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках;

- разработкой технических требований и предложений по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики

Практическая значимость исследования
Результаты разработки полнодуплексного «смартлинк соединения» могут найти практическое применение во многих сферах использования оптоволокна:
- при создании надежных многоканальных оптических USB-соединений;
- при разработке технологий аддитивного синтеза внешних полнодуплексных оптоволоконных многоканальных шин для межпроцессорной, внутриплатной и межплатной коммутации вычислительных элементов, что позволит увеличить скорость и быстродействие бортовых устройств, повысить их компактность;
- при разработке аддитивных технологий синтеза имплантируемых многоканальных оптоволоконных нейроинтерфейсов для биосовместимых человеко-машинных интерфейсов нового поколения;
- при разработке новых аддитивных технологий, использующих в качестве филамента принтеров непосредственно полимерное оптическое волокно и т.д.