Pozrite si
Svetlo, či elektromagnetické vlnenie všeobecne dosahuje najvyššiu rýchlosť šírenia zo všetkých foriem hmoty, preto sa používa pri najvýkonnejších a najrýchlejších prenosových systémoch.
Odlišná modulácia
Pri optických kábloch sa používajú rôzne druhy modulácie svetelných lúčov, ale v zásade tradičné technológie optických vlákien prenášajú informácie vo forme svetelných impulzov. Vedci v súčasnosti experimentujú s rozširovaním prenosového pásma s využitím modifikácie „tvaru“ svetla.
Krútenie svetelných lúčov tvaru „skrutkovice“ prináša zaujímavú a sľubnú metóda modulácie, pričom stupeň krútenia je známy ako orbitálny točivý moment (orbital angular momentum, OAM).
Takýmto spôsobom sa dá do svetelných lúčov dostať viac informácií a zvýšiť tak prenosovú kapacitu a výkonnosť optických spojov.
Namiesto toho, aby jedna vlnová dĺžka svetla predstavovala jeden kanál informácií, každý „závit“ svetla môže zakódovať inú hodnotu, a čo je najlepšie, na svetelný lúč môžete teoreticky „nakrútiť“ nekonečný počet závitov, čo otvára nové možnosti na zvyšovanie prenosovej kapacity.
Nejde o nový nápad, problém ale doteraz predstavovali robustné zariadenia potrebné na dekódovanie takýchto informácií.
Menší je lepší
Austrálskym vedcom z RMIT University a University of Wollongong sa však podarilo takýto dekodér integrovať do miniatúrnej krabičky, ktorú je možné umiestniť priamo na zakončenie optických káblov.
d) Schéma integrovanej CMOS OAM nanometrológie. Ultratenký OAM-disperzný plazmónový topologický izoláčný film je tvorený priestorovo posunutými polokruhovými nano-ryhami a nano-štrbinami na triedenie podľa módu, prostredníctvom ktorých sú OAM lúče svetla priestorovo oddelené a priamo snímané CMOS detektorom v oblasti vzdialeného poľa.
Zariadenie funguje vďaka CMOS senzoru, aký poznáme z kamerových systémov. Tieto obrazové čipy konvertujú dopadajúce fotóny na elektróny, čo sú signály, ktoré už dokáže spracovať bežná elektronika. „Vtip“ je v tom, že kým svetlo dopadne na snímač CMOS, prejde cez ďalšiu vrstvu, ktorá skrútené lúče roztiahne.
Miniatúrny nanoelektronický detektor OAM je určený na oddeľovanie rôznych svetelných stavov OAM v nepretržitom poradí a na dekódovanie informácií prenášaných krúteným svetlom, uviedol spoluautor štúdie Haoran Ren z RMIT University.
Doteraz bolo na dekódovanie takýchto optických signálov potrebné nasadiť zariadenie veľkosti stola, čo je pre reálne telekomunikačné aplikácie nepriechodné. Použitie ultratenkých topologických nanočlánkov veľkosti zlomku milimetra však detektor umožnilo miniaturizovať tak, že sa môže pohodlne pripojiť na koniec optického vlákna.
Malé rozmery sú kľúčom k praktickej využiteľnosti zariadenia, ktoré môže byť integrované do existujúcej infraštruktúry. Vedci hovoria, že by sa mohlo použiť aj na dekódovanie kvantových informácií prenášaných prostredníctvom krútených lúčov svetla.
Pripravení na budúcnosť
Vysoká výkonnosť, nízke náklady a malé rozmery predurčujú túto technológiu na nasadenie v aplikáciách širokopásmových optických komunikácií novej generácie. Podľa autorov výskumu bude pomocou novej technológie možné v priebehu niekoľkých rokov zvýšiť šírku pásma a prenosové rýchlosti optických vlákien viac ako stonásobne.
Uplatnenie nájde skôr v chrbticových sieťach a na diaľkových trasách, ako v optike do domu (FTTH), ale dobré správy pre operátorov sú zároveň dobrými správami aj pre koncových používateľov internetu. Technológie zvládnu aj náročné multimédiá, ktoré sa ešte len rodia v laboratóriách výskumníkov.
Výskum bol publikovaný v časopise Nature Communications.
Zdroj