Światłowody to popularne rozwiązanie w przesyle danych. Przede wszystkim dlatego, że nie potrzebują do tego prądu elektryczne, a modulowana fala świetlna emitowana przez laser czy diodę LED zapewnia sporą prędkość. Teraz jednak jest pomysł, by było jeszcze lepiej, szybciej i sprawniej. Wszystko to za sprawą pomysłu na zastąpienie włókna szklanego powietrzem.
Światłowody czyli przewody z włókna szklanego to rozwiązanie popularne i coraz powszechniejsze. Nic dziwnego, skoro pozwalają na przesyłanie nawet 3 Tb danych na sekundę, nie potrzebują do tego prądu i zabezpieczają przesyłane dane przed niepowołanym dostępem.
Nie jest to jednak rozwiązanie idealne. Problemem w przypadku światłowodów z włókna szklanego jest przesyłanie wiązek laserowych o bardzo dużej mocy. Prowadzi to najczęściej do uszkodzenia tych włókien i rozproszenia wiązki laserowej na włókna zewnętrzne. Dlatego naukowcy postanowili zbadać, czy da się stworzyć światłowody bez włókien szklanych.
Światłowód powietrzny czyli falowód
Naukowcy z Wydziałów Fizyki oraz Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Uniwersytetu Marylandu (UMD) zaprezentowali światłowód z powietrzem zamiast włókien szklanych. Pozwoliło to na pozbycie się wspominanych ograniczeń i zachowanie przepustowości. W celu skutecznego przesyłania informacji światłowodem z powietrzem zostało dodane do przewodu emitujące ultrakrótkie impulsy laserowe. Wytwarzają one falowód we wnętrzu przewodu.
Poprzez impuls powstają pierścienia światła o wysokiej mocy. Przemieszczają się rozgrzewając cząsteczki powietrza napotkane na drodze. Prowadzi to do powstawania pierścieni cieplejszego powietrza o niższej gęstości, który otacza znajdujący się w środku rdzeń niezmienionego powietrza. Na granicy ośrodków dochodzi do załamania wiązki światła przenoszącej informacje – jak w szklanym światłowodzie. Jednak ten sposób pozwala na przesyłanie wiązek laserowych o wysokiej mocy.
Światłowód powietrzny lepszy od światłowodu z włókna szklanego
Na początku 2023 roku pojawił się artykuł naukowy opisujący przeprowadzane testy. Świetlne falowody osiągały w nich nawet 50 metrów. Czas istnienia takiego falowodu to zaledwie kilkadziesiąt milisekund. Pozwala to przesłać informacje. Po tym czasie pierścień rozgrzanego powietrza wraca do temperatury otoczenia.
Dla stworzenia pierścienia wystarczy laser o mocy jednego wata, co pozwala na przesłanie wiązek laserowych o mocy jednego megawata. W pierwszych testach wykorzystano laser emitujący impulsy co 100 milisekund. Rozproszenie falowodu następowało po 30 ms. W ciągu następnych 70 ms wiązka laserowa z danymi ulegała rozproszeniu. Dlatego podjęto decyzję o korzystania z laseru emitującego impulsy co 1ms. Pozwoliło to na utrzymanie tunelu świetlnego w niezmienionym stanie.
Testy są obiecujące, gdyż falowody o długości rzędu kilometrów są szersze, a to powoduje wolniejsze chłodzenie. Pozwoli to na korzystanie z laserów o niższej częstotliwości generowania impulsów niż 1000 Hz. To z kolei jest szansą na wykorzystanie powietrznego światłowodu już przy obecnej technologii. Jego lepsze działania sprawi, że stopniowo zastąpi szklane światłowody.
Na razie nie wiadomo, kiedy to się stanie.
Źródło: chip.pl
