قال باحثون في جامعة روتشستر إن الألياف الضوئية المجوفة الجديدة تقلل بشكل كبير من "الضوضاء" التي تتداخل مع الإشارات التي ترسلها مقارنة بالألياف أحادية النمط المستخدمة الآن على نطاق واسع.
تنتج الألياف المجوفة المضادة للرنين ، التي أنشأها باحثون في جامعة سنترال فلوريدا ، "ضوضاء" أقل ألف مرة - وأدنى المستويات المسجلة على الإطلاق من التداخل الناجم عن الفونونات الصوتية الناشئة عن الزجاج الموجود في الألياف في درجات حرارة الغرفة .
لتوثيق ذلك ، طور الباحثون في مختبر William Renninger ، الأستاذ المساعد للبصريات ، تقنية قياس عالية الحساسية.تم الإبلاغ عن النتائج التي توصلوا إليها في ورقة نشرت فيالضوئيات APL.
"إنها ألياف قيّمة للغاية ، وعلى الرغم من الاهتمام الكبير بها من قبل الباحثين وبعض الشركات ، لم يدرس أحد فعلاً سلوك الفونونات التي يدعمها الهيكل ، وإلى أي مدى قللت بالفعل" الضوضاء "، كما يقول ريننجر ، خبير في البصريات التجريبية والنظرية اللاخطية.
تظهر النتائج التي توصل إليها المختبر بشكل قاطع أن الألياف هي "منصة واعدة لتطبيقات منخفضة الضوضاء ، مثل معالجة المعلومات الكمومية والاتصالات الضوئية" ، كما كتب المؤلف الرئيسي أرجون آير Arjun Iyer ، باحث مشارك في مختبر رينينجر.
إجابة فريدة على "الضجيج"
يشير مصطلح "الضوضاء" إلى أي اضطراب يخفي أو يعطل إشارة يتم إرسالها عن طريق الضوء عبر الألياف الضوئية.يحدث أحد هذه الاضطرابات بسبب الفونونات - الموجات الصوتية أو الصوتية الكمية التي تحدث على المستويات الذرية ودون الذرية ، في هذه الحالة في زجاج الألياف الضوئية.
تتسبب الفونونات في "تشتت" شعاع من الضوء بعيدًا عن الموجات الصوتية ، مما يخلق حزمًا منشقة ذات ترددات أو ألوان مختلفة يمكن أن تتداخل مع طاقة الحزمة الرئيسية وتقلل منها.في حين أن بعض أشكال التشتت يمكن أن تكون مفيدة لتطبيقات محددة ، إلا أنها تتداخل مع التطبيقات الكمومية وحتى الاتصالات الضوئية الأساسية.
يمكن تقليل الضوضاء عن طريق تبريد الألياف إلى درجات حرارة منخفضة للغاية ومبردة ، ولكن هذا "مكلف للغاية ومعقد" ، كما يقول رينينجر.هناك طريقة أخرى تتمثل في محاولة استخدام خوارزميات معقدة لتصحيح الأخطاء لتصحيح الضوضاء.
ومع ذلك ، فإن الألياف المجوفة المضادة للرنين تمثل حلاً مباشرًا يعمل حتى في درجات حرارة الغرفة.تم إنشاء الألياف بواسطة المؤلف المشارك Rodrigo Amezcua Correa وباحثين آخرين في CREOL ، كلية البصريات والضوئيات في جامعة سنترال فلوريدا ، وتتميز الألياف بترتيب فريد من سبع شعيرات دموية مجوفة مرتبة حول قلب مجوف داخل الألياف.
ينتج عن هذا الحد الأدنى من التداخل بين الطبقة الخارجية للألياف من الزجاج والضوء الذي يمر عبر القلب ، مما يزيل التداخل من الفونونات الصوتية المنبعثة من الزجاج.
أظهرت الاختبارات التي أجراها مختبر Renninger أن الترتيب أكثر فعالية 10 مرات في تقليل الضوضاء من تصميمات الألياف المجوفة الأخرى.يقول ريننجر: "الضوضاء القليلة المتبقية ناتجة عن الموجات الصوتية في الهواء داخل الألياف ، لذلك إذا كنت ستقوم بإخلاء الهواء ، فسيكون ذلك أكثر فعالية بمائة مرة أخرى"."سيكون لديك ضوضاء منخفضة بشكل لا يصدق."
"إذا كان مصير العالم يعتمد على تقليل الضوضاء الصوتية في الألياف الضوئية ، فهذا هو الشيء الذي قد ترغب في استخدامه."
المرجع: "تشتت Brillouin المنخفض للغاية في الألياف المجوفة المضادة للرنين" بقلم أرجون إير ، ووينداو زو ، وجيه إنريكي أنطونيو-لوبيز ، ورودريجو أميزكوا كوريا وويليام هـ. ريننجر ، 18 سبتمبر 2020 ،الضوئيات APL.
دوى: 10.1063 / 5.0017796
تم دعم الدراسة بتمويل من مكتب أبحاث الجيش وجائزة مؤسسة ريننجر الوطنية للعلوم CAREER.
المؤلفون المشاركون الآخرون هم Wendao Xu ، باحث مشارك في الدراسات العليا في مختبر Renninger ، و Enrique Antonio-Lopez ، عالم أبحاث في CREOL.