Использование воздуха для усиления света

В многообещающем прорыве в будущее связи исследователи разработали технологию, которая может усиливать свет в новейших оптических волокнах с полой сердцевиной.

«Эта идея крутилась у меня в голове около 15 лет, но у меня никогда не было времени или ресурсов, чтобы что-то с ней сделать», - отметил проф. Люк Тевеназ (Luc Thévenaz), руководитель группы волоконной оптики в Школе инженерии EPFL. Но теперь он, наконец, добился этого: его лаборатория разработала технологию усиления света внутри новейших полых оптических волокон.

Современные оптические волокна обычно имеют прочную стеклянную сердцевину, поэтому внутри нет воздуха. Свет может распространяться по волокнам, но через 15 километров теряет половину своей интенсивности. Он продолжает ослабевать до тех пор, пока его с трудом можно обнаружить на расстоянии 300 километров. Поэтому, чтобы свет продолжал двигаться, его необходимо регулярно усиливать.

Подход проф. Тевеназа основан на новых оптических волокнах с полой сердцевиной, заполненных воздухом или газом. «Воздух означает меньшее ослабление, поэтому свет может распространяться на большее расстояние. Это реальное преимущество», - говорит профессор. Но в тонком веществе, таком как воздух, усилить свет труднее. «В этом суть проблемы: свет распространяется быстрее, когда сопротивление меньше, но в то же время на него труднее воздействовать. К счастью, наше открытие решает эту проблему», - отметил он.

Так что же сделали исследователи? «Мы просто увеличили давление воздуха в волокне, чтобы создать контролируемое сопротивление, - объясняет аспирант Фань Ян (Fan Yang). - Это работает аналогично оптическому пинцету - молекулы воздуха сжимаются и образуют кластеры, расположенные на регулярной основе. Это создает звуковую волну, которая увеличивается по амплитуде и эффективно рассеивает свет от мощного источника в направлении ослабленного луча, так что он усиливается до 100 000 раз». Таким образом, их техника делает свет значительно более мощным. «Наша технология может применяться к любому типу света, от инфракрасного до ультрафиолетового, и к любому газу», - поясняет он.

В будущем эта технология может служить и другим целям помимо усиления света. Например, оптические волокна с полой сердцевиной или сжатым газом могут использоваться для изготовления сверхточных термометров. «Мы сможем измерить распределение температуры в любой точке волокна. Поэтому, если пожар начнется вдоль туннеля, мы будем точно знать, где он начался, исходя из повышения температуры в данной точке», - говорит аспирант Флавиен Гайгер (Flavien Gyger). Эту технологию также можно использовать для создания временной оптической памяти путем остановки света в волокне на микросекунду - что в десять раз дольше, чем это возможно в настоящее время.

Волокно с полой сердцевиной

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365