Επιστήμονες έχουν αναπτύξει έναν νέο τύπο ενισχυτή λέιζερ που μπορεί να μεταδίδει πληροφορίες 10 φορές πιο γρήγορα από την τρέχουσα τεχνολογία.
Οι ενισχυτές λέιζερ αυξάνουν την ένταση των ακτίνων φωτός. Ο συγκεκριμένος ενισχυτής επιτυγχάνει δεκαπλάσια αύξηση της ταχύτητας μετάδοσης, επεκτείνοντας το εύρος ζώνης, δηλαδή τα μήκη κύματος του φωτός, στα οποία τα λέιζερ μπορούν να μεταδώσουν πληροφορίες.
Η ποσότητα των πληροφοριών που παράγουμε και μεταδίδουμε αυξάνεται καθημερινά. Λόγω της εξάπλωσης των υπηρεσιών streaming, των έξυπνων συσκευών και της παραγωγικής τεχνητής νοημοσύνης, η ποσότητα της κίνησης δεδομένων θα διπλασιαστεί έως το 2030, προβλέπει η Nokia Bell Labs προέβλεψε στην έκθεσή της για την παγκόσμια κίνηση δικτύου, σύμφωνα με το LiveScience.
Πώς λειτουργούν οι οπτικές τηλεπικοινωνίες
Τα τρέχοντα οπτικά συστήματα τηλεπικοινωνιών μεταδίδουν πληροφορίες στέλνοντας παλμούς λέιζερ μέσω καλωδίων οπτικών ινών, που είναι λεπτά νήματα από πλαστικό ή γυαλί. Η χωρητικότητα, δηλαδή η ποσότητα των πληροφοριών που μπορούν να μεταδοθούν, καθορίζεται από το εύρος ζώνης του ενισχυτή (τα μήκη κύματος του φωτός που μπορεί να ενισχύσει). Καθώς αυξάνεται η κυκλοφορία δεδομένων επομένως, το εύρος ζώνης γίνεται κρίσιμο.
Τα περισσότερα λέιζερ που χρησιμοποιούνται στις σύγχρονες τηλεπικοινωνίες, όπως οι διαδικτυακές επικοινωνίες, απαιτούν ενισχυτή. Αυτά λειτουργούν με μια διαδικασία που ονομάζεται διεγερμένη εκπομπή, η οποία χρησιμοποιεί ένα εισερχόμενο φωτόνιο για να διεγείρει την απελευθέρωση ενός άλλου φωτονίου με την ίδια ενέργεια και κατεύθυνση.
Τι πετυχαίνει ο νέος ενισχυτής λέιζερ
Οι επιστήμονες τώρα σχεδίασαν έναν νέο τύπο λέιζερ που μπορεί να μεταδίδει πληροφορίες χρησιμοποιώντας μια τεχνολογία που ονομάζεται οπτική ενίσχυση υψηλής απόδοσης, την οποία περιγράφουν στη μελέτη που δημοσίευσαν πρόσφατα στο περιοδικό Nature.
«Οι ενισχυτές που χρησιμοποιούνται σήμερα στα συστήματα οπτικής επικοινωνίας έχουν εύρος ζώνης περίπου 30 νανόμετρα», δήλωσε ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Peter Andrekson, καθηγητής Φωτονικής στο Πανεπιστήμιο Chalmers της Σουηδίας. «Ο ενισχυτής μας, ωστόσο, διαθέτει εύρος ζώνης 300 νανόμετρα, επιτρέποντάς του να μεταδίδει δέκα φορές περισσότερα δεδομένα ανά δευτερόλεπτο από τα υπάρχοντα συστήματα».
Ο νέος ενισχυτής είναι κατασκευασμένος από νιτρίδιο του πυριτίου, ένα σκληρυμένο κεραμικό υλικό, ανθεκτικό στις υψηλές θερμοκρασίες. Χρησιμοποιεί σπειροειδείς κυματοδηγούς για να κατευθύνει αποτελεσματικά τους παλμούς λέιζερ και να αφαιρέσει τις ανωμαλίες από το σήμα. Η τεχνολογία έχει επίσης μικρογραφηθεί, έτσι ώστε να μπορούν να χωρέσουν πολλοί ενισχυτές σε ένα μικρό τσιπ.
Επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή, το ίδιο το λέιζερ δεν ταξιδεύει πιο γρήγορα από τα συμβατικά λέιζερ. Ωστόσο, το μεγαλύτερο εύρος ζώνης επιτρέπει στον νέο ενισχυτή να μεταδίδει 10 φορές περισσότερα δεδομένα από τα συμβατικά λέιζερ.
Πιθανές εφαρμογές στην ιατρική
Σύμφωνα με την μελέτη, ο νέος ενισχυτής έχει πολλαπλές πιθανές εφαρμογές, που περιλαμβάνουν την ιατρική απεικόνιση, την ολογραφία, τη φασματοσκοπία και τη μικροσκοπία. «Ο ενισχυτής θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα λέιζερ για ιατρική διάγνωση, ανάλυση και θεραπεία. Το μεγάλο εύρος ζώνης επιτρέπει πιο ακριβείς αναλύσεις και απεικόνιση ιστών και οργάνων, διευκολύνοντας την έγκαιρη ανίχνευση ασθενειών», δήλωσε ο Andrekson.
