Российские физики научились «фотографировать» звук для фильтров 6G

Учёные НИУ ВШЭ создали уникальный метод визуализации движения ультразвуковых волн в материалах с использованием двух лазерных импульсов. Эта технология позволяет с высокой точностью оценить качество сцепления тонкой плёнки с подложкой — ключевых элементов будущих акустических фильтров для систем связи 6G — ещё до их окончательной сборки. Такой подход значительно сокращает затраты и время разработки, позволяя выявить неподходящие комбинации материалов на самых ранних стадиях.

Акустические фильтры 6G критически важны для очистки электромагнитного сигнала от помех, преобразуя его в ультразвук и обратно. Их конструкция основана на тонкой плёнке, нанесённой на подложку. Недостаточно прочное сцепление между этими слоями может привести к проскальзыванию плёнки на высоких частотах, что сделает фильтр неработоспособным. Проблема заключается в том, что подобные дефекты обычно обнаруживаются лишь на этапе тестирования уже готовых устройств, что является крайне затратным и времязатратным процессом.

Суть метода заключается в последовательном применении двух лазерных импульсов. Первый импульс, кратковременно нагревая поверхность плёнки, генерирует в ней акустическую волну. Второй импульс используется для мониторинга её распространения: отражение лазерного луча изменяется в зависимости от микроскопических поднятий и опусканий поверхности, вызванных прохождением волны. Тщательный анализ этих данных позволяет создать своего рода «фотографию» волнового движения, на основе которой можно рассчитать как вертикальную, так и поперечную жёсткость контакта между слоями. Это даёт возможность заблаговременно подобрать наиболее эффективные пары материалов.

Как отмечает профессор Александр Кунцевич, эта методика является ценным инструментом для отработки технологических процессов и значительно ускорит формирование отечественной компонентной базы для систем связи нового поколения.

«Обнаружить, что готовое устройство не функционирует из-за некачественного акустического согласования, очень неприятно и экономически невыгодно. Наша же методика отличается скоростью, полностью оптическим принципом действия и неразрушающим характером. Она позволяет осуществлять контроль сцепления материалов ещё до их трансформации в конечное устройство, что критически важно для подбора оптимальных пар, способных эффективно работать на гигагерцовых частотах», — подчеркнул Кунцевич.