Команда американських науковців винайшла спосіб передавати дані по кабелях з повітря. Технологія працює за принципом: світлові сигнали передають традиційні оптичні волокна. На разі новинку випробували на невеликих відстанях. Якщо наступні дослідження підтвердять, що сила сигналу – достатня і на значно більших дистанціях, тоді розробка дасть змогу налагодити зв'язок із віддаленими ділянками планети. Адже є місця, куди надзвичайно складно протягнути звичайні кабелі. Технологія допоможе в розвідках космосу, розробці топографічних карт високого розширення та діагностуванні хімічного складу атмосфери.
Конструкція працює із застосуванням потужних лазерів. Щоб утворити «атмосферний кабель», слід випустити пучок паралельних лазерних променів. Вони нагріватимуть повітря, і воно матиме неоднакову густину. Хвилевід Мільхберга складається зі «стіни» розрідженого повітря, що оточує серцевину ущільненого. «Стіна» має менший показник заломлення, ніж серцевина, за аналогією зі звичайним оптоволокном. Світлові сигнали в повітряному хвилеводові поширюються по серцевині, не втрачаючи в процесі зайвої енергії.
Оптичні кабелі зі звичайного повітря. Можливо, саме по них у майбутньому передаватимуть й отримуватимуть дані в будь-якому закутку Земної кулі та за її межі. Над втіленням в життя цієї перспективи наполегливо працює команда науковців під керівництвом Говарда Мільхберга, професора фізики, електротехніки та обчислювальних машин із Мерілендського університету (США).
Традиційні оптоволоконні кабелі складаються з двох головних елементів: серцевини та оболонки. Серцевину виготовляють із тонких, прозорих матеріалів – переважно скла чи пластику, – які роблять можливою високошвидкісну передачу світлових сигналів. Серцевину оточує оболонка, для виготовлення якої використовують матеріал із меншим показником заломлення. Коли світло намагається покинути відведений йому простір, віддзеркалюється всередину і продовжує рухатися по оптичному каналу.
Звичайно, щоб прокласти кабель до конкретного місця потрібно, щоб воно було фізично доступним. Професор Мільхберг закликає: годі залежати від географічних обмежень. За допомогою лазерів можна створити «повітряний хвилевід, і по ньому спрямовувати світлові сигнали без будь-куди, не відчуваючи значної втрати швидкості та інтенсивності.
«Ми довели: передавати сигнали на відстані можна, і значно краще це робити повітряними хвилеводами, утвореними фемтосекундним лазером [лазером надкоротких імпульсів]», – написав Мільхберг з колегами у віснику «Optica». Оптичний канал учених, по суті, теж має серцевину та оболонку, проте зроблені вони із повітря.
Конструкція вимагає потужних лазерів. Щоб утворити «атмосферний кабель», слід випустити пучок паралельних лазерних променів. Промені нагріватимуть повітря, і воно матиме неоднакову густину. Хвилевід Мільхберга складається зі «стіни» розрідженого повітря, що оточує серцевину ущільненого. «Стіна» або оболонка має менший показник заломлення порівняно з серцевиною – за аналогією зі звичайним оптоволокном. Світлові сигнали в повітряному хвилеводі поширюються по серцевині, не втрачаючи зайвої енергії.
Повітряний кабель живе лише кілька мілісекунд – це в мільйони разів довше, ніж лазерний імпульс, завдяки якому він виникає. На думку Мільхберга, у світі лазерних комунікацій мілісекунди – ціла вічність.
Система на разі пройшла лише лабораторне тестування для відстані 1 метр. Виміри засвідчили: якщо сигнал пропускати через хвилевід, він буде у 1,5 рази сильнішим, ніж якби він просто мандрував повітрям. А для відстані у 100 м. чіткість передачі, за розрахунками, повинна бути кращою в 1000 разів.
Якщо наступні дослідження підтвердять, що інтенсивність сигналу залишається достатньою і тоді, коли йдеться про значно більші дистанції, то задумаються про практичне застування винаходу. Він може виявитися корисним для космічних досліджень. А в ближчому майбутньому новий метод передачі даних допоможе налагодити зв'язок із віддаленими ділянками планети, адже подекуди звичайне оптоволокно протягнути на диво складно. Є й інші сфери застосування винаходу: на небезпечних місцях (наприклад, у ядерних об'єктах), де з прокладанням чи функціонуванням звичайних ліній комунікацій можуть виникнути проблеми.
Повітряний хвилевід Мільхберга міг би допомогти при складанні топографічних карт високого розширення чи при дослідженні хімічного складу атмосфери.
Зреферував Олег КАЧАН
Оригінал за посиланням http://gigaom.com
25.07.2014