Căutarea unor mijloace de comunicare pe distanțe lungi a stimulat creativitatea umană timp de secole, de la utilizarea semnalelor de foc pe timp de noapte în Antichitate și Evul Mediu, la telegraful mecanic din epoca napoleoniană, până la telegrafele electrice revoluționare din anii 1850.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Cercetătorii au dezvoltat un nou tip de fibră optică cu miez gol
Lucrările de pionierat ale lui Charles Kao și George Hockham din anii 1960 au identificat potențialul utilizării sticlei purificate pentru transmiterea semnalelor optice modulate la distanțe de ordinul kilometrilor, ceea ce a dus la dezvoltarea fibrelor optice cu pierderi reduse de către Corning în anii 1970. Această inovație a marcat începutul erei comunicațiilor optice digitale, care în ultima jumătate de secol a constituit coloana vertebrală a rețelelor globale de telecomunicații și a făcut posibilă revoluția internetului.
Cercetătorii din domeniul fotonicii au dezvoltat un nou tip de fibră optică cu miez gol, care poate transmite semnale luminoase cu aproximativ 45% mai departe decât fibrele de telecomunicații actuale, înainte de a avea nevoie de o amplificare, potrivit Cosmos Magazine.
Oamenii de știință de la Microsoft Azure Fiber și Universitatea din Southampton au numit acest lucru un „rezultat inovator”, care deschide calea către o potențială revoluție în comunicațiile optice.
Cu progrese suplimentare, noua fibră ar putea permite rețele optice mai eficiente din punct de vedere energetic, cu capacități de transmisie a datelor fără precedent.
Pierderi reduse și o creștere a distanței pe care un semnal o poate parcurge înainte de a necesita amplificare
„Am raportat ceea ce considerăm a fi una dintre cele mai notabile îmbunătățiri în tehnologia optică cu ghid de undă din ultimii 40 de ani”, scriu cercetătorii într-un studiu care prezintă concluziile în Nature Photonics.
De atunci, domeniul a urmărit progrese care să permită fibrelor optice să transmită mai multe informații pe lățimi de bandă mai mari, reducând în același timp atenuarea (sau „pierderea”) mediului de transmisie, pentru a crește distanța pe care un semnal o poate parcurge înainte de a necesita amplificare.
Însă „atenuarea minimă” a fibrelor de sticlă de siliciu – pierderea de putere optică într-un cablu pe o distanță de 1 km – a rămas practic neschimbată, de la 0,154 dB/km în 1985 la 0,1396 dB/km în 2024.
Aceasta înseamnă că aproximativ jumătate din lumina transmisă printr-o fibră optică se pierde după aproximativ 20 km, fiind necesare amplificatoare optice amplasate regulat pentru a amplifica semnalele pe distanțe mai lungi.
Noul ghid de undă optic depășește fibrele optice convenționale atât în ceea ce privește pierderea, cât și lățimea de bandă.
În loc de un miez tradițional din sticlă de siliciu solidă, noul design încorporează „un miez de aer înconjurat de o microstructură de sticlă meticulos proiectată pentru a ghida lumina”.
Lumina este transmisă în regiunea umplută cu aer pentru a evita împrăștierea și absorbția care cauzează pierderea puterii semnalului în fibrele de sticlă solide.
„Această abordare nu numai că reduce atenuarea și alte fenomene de degradare a semnalului, dar și crește viteza de transmisie cu 45%”, scriu autorii.
În experimentele de laborator, echipa a demonstrat că lumina de 1.550 nm – o lungime de undă utilizată frecvent în comunicațiile optice – se atenuează cu 0,091 dB/km în noua fibră.
Această atenuare crește la doar 0,1 dB/km pentru o fereastră de transmisie de 1.481 nm până la 1.625 nm (18 THz).
„Neglijând absorbțiile din gazele din miez și care nu sunt de origine fundamentală, fibra ghidează lumina cu <0,2 dB/km de la 1.250 nm la 1.730 nm (66 THz), o îmbunătățire de 260% față de fibrele de telecomunicații actuale (25 THz)”, adaugă autorii.
Studiul sugerează potențiale pierderi de semnal chiar mai mici
Simulările sugerează, de asemenea, că o fibră mai rigidă, cu un strat exterior de acoperire mai gros și un miez gol mai mare, poate atinge pierderi de semnal chiar mai mici decât cele raportate în studiu.
Potrivit autorilor, acest lucru ar putea prevesti „o nouă eră în comunicațiile pe distanțe lungi, precum și în livrarea la distanță a razelor laser”.
Cu toate acestea, sunt necesare mai multe cercetări pentru a confirma acest lucru.
„Suntem încrezători că, odată cu progresele înregistrate în ceea ce privește volumele produse, consistența geometrică și prezența redusă a gazelor absorbante în miez, fibrele cu miez gol fără noduri, antirezonante, cu dublă imbricare, se vor impune ca o tehnologie esențială de ghidare a undelor”, concluzionează autorii.
„Această inovație are potențialul de a permite următorul salt tehnologic în comunicațiile de date.”
