Una nuova fibra ottica vuota notevolmente riduce «il rumore» che interferisce con i segnali che trasmette ora confrontato alle fibre monomodali ampiamente usate, ricercatori all'università di rapporto di Rochester.
La fibra anti-sonora del vuoto-centro, creata dai ricercatori all'università di Florida centrale, produce mille volte più di meno «rumore» — ed i più bassi livelli registrati mai da interferenza causata dai fononi acustici in seguito al vetro nella fibra alle temperature ambienti.
Per documentare questo, i ricercatori nel laboratorio di William Renninger, assistente universitario dell'ottica, hanno sviluppato una tecnica di misurazione altamente sensibile. I loro risultati sono riferiti in una carta pubblicata in fotonica di APL.
«È una fibra molto importante e malgrado molto interesse in dai ricercatori e da alcune società, nessuno realmente aveva studiato il comportamento dei fononi di sostegno dalla struttura e fino a che punto realmente ha ridotto “il rumore,” «dice Renninger, un esperto nell'ottica non lineare sperimentale e teorica.
I risultati del laboratorio dimostrano conclusivamente che la fibra è «una piattaforma di promessa per le domande a basso rumore, quali di elaborazione delle informazioni di quantum e le comunicazioni ottiche,» scrive l'autore principale Arjun Iyer, un socio di ricerca laureato nel laboratorio di Renninger.
Una risposta unica “rumore”
«Il rumore» si riferisce a tutta la perturbazione che maschera o interrompe un segnale che è inviato dalla luce attraverso una fibra ottica. Una tale perturbazione è causata dai fononi — onde sonore acustiche o quantificate che si presentano ai livelli atomici e subatomici, in questo caso nel vetro di una fibra ottica.
I fononi causano un fascio luminoso «spargimento» fuori dalle onde acustiche, creante i fasci della scheggia di frequenze differenti, o i colori, cui può interferire con e riducono l'energia di, il fascio principale. Mentre certe forme di dispersione possono essere utili per le applicazioni specifiche, interferisce con le applicazioni di quantum e perfino le comunicazioni ottiche di base.
Il rumore può essere ridotto raffreddando le fibre ad estremamente - le temperature basse e criogeniche, ma quella è «molto costosa e complicata,» Renninger dice. Un altro approccio è di tentare di usare gli algoritmi correttori d'errori complicati per correggere il rumore.
La fibra anti-sonora del vuoto-centro, tuttavia, rappresenta una soluzione diretta che funziona anche alle temperature ambienti. Creato dal co-author Rodrigo Amezcua Correa e da altri ricercatori a CREOL, l'istituto universitario dell'ottica e la fotonica all'università di Florida centrale, la fibra caratterizza una disposizione unica di sette capillari vuoti sistemati intorno al centro vuoto dentro la fibra.
Ciò provoca la sovrapposizione minima fra lo strato esterno della fibra di vetro e la luce che attraversa through il centro, eliminanti l'interferenza dai fononi acustici che emanano dal vetro.
Gli esami dal laboratorio di Renninger hanno provato che la disposizione è 10 volte più efficace a ridurre il rumore che altre progettazioni della fibra cava. «Il poco rumore che è lasciato è causato dalle onde acustiche nell'aria dentro la fibra, in modo da se doveste evacuare l'aria che sarebbe stato altre 100 volte più efficace,» Renninger dice. «Avreste incredibilmente a basso rumore.»
«Se il destino del mondo dipendesse dalla riduzione del rumore acustico in fibre ottiche, questo è quello che vorreste usare.»
Riferimento: «Brillouin ultrabasso che sparge nelle fibre anti-sonore del vuoto-centro» da Arjun Iyer, Wendao Xu, J. Enrique Antonio-Lopez, Rodrigo Amezcua Correa e William H. Renninger, il 18 settembre 2020, fotonica di APL.
DOI: 10.1063/5.0017796
Lo studio è stato sostenuto con il finanziamento dall'ufficio della ricerca dell'esercito e dal premio di CARRIERA del National Science Foundation di Renninger.
Altri co-author sono Wendao Xu, un socio di ricerca laureato nel laboratorio di Renninger e Enrique Antonio-Lopez, un ricercatore a CREOL.