По мере того, как все больше человечества переходит в Интернет, объем данных, которые мы отправляем онлайн, увеличивается. В настоящее время она достигла уровня, который заставил ученых серьезно беспокоиться о будущем пропускной способности оптоволокна.
До сих пор решение заключалось в усилении мощности, проходящей через кабели, но это приводит к тому, что волокна насыщаются светом, сильно искажая сигнал. С продолжающимся ростом онлайн-сервисов с большим объемом данных, таких как Netflix и YouTube,некоторые эксперты предупредили, что мы можем ожидать достижения максимальной мощности в течение пяти лет.
Но инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего придумали потенциальное решение, способное сломать электроэнергию. и барьеры расстояния, передавая сигнал почти в 20 раз сильнее, чем существующие стандарты, за рекордное время. 12 000 км.
«Современные волоконно-оптические системы немного похожи на зыбучие пески, — сказал ведущий исследователь Никола Алич в заявление для прессы. «С зыбучим песком, чем больше вы боретесь, тем быстрее вы тонете. В волоконной оптике, после определенного момента, чем больше мощности вы добавляете к сигналу, тем больше искажений вы получаете, фактически предотвращая увеличение радиуса действия. Наш подход устраняет это ограничение мощности, что, в свою очередь, увеличивает расстояние, на которое сигналы могут распространяться по оптоволокну без повторителя».
“повторитель” — это устройство, которое в настоящее время используется в волоконно-оптических системах для борьбы с ухудшением сигнала, но при этом оно также ограничивает объем передаваемой информации. Повторители преобразуют оптический сигнал в электрический сигнал, затем обрабатывают этот электрический сигнал и ретранслируют его как оптический сигнал. Это, очевидно, замедляет работу, но необходимо ограничить искажения, известные как «перекрёстные помехи».
Прорыв исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего — это способность расшифровывать информацию на расстоянии более 12 000 км без повторителей. Им удалось сделать это, разработав «частотные гребенки», которые делают перекрестные помехи предсказуемыми и, следовательно, управляемыми.
«Перекрестные помехи между каналами связи в оптоволоконном кабеле подчиняются фиксированным физическим законам», — сказал исследователь Стоян Радич. Это лучшее понимание искажения сигнала позволило команде инженеров прогнозировать перекрестные помехи и использовать частотные гребенки для их компенсации заранее. Это устраняет необходимость в повторителях и, следовательно, устраняет прежний энергетический барьер для оптических волокон. Отсюда и сверхсильный сигнал.
Исследование, опубликованное в Наука, описывает, как команда использовала частотные гребенки для предотвращения искажений и синхронизации изменений между потоками оптической информации в оптическом волокне. Этот метод сравнивают с тем, как дирижер настраивает разные инструменты на одинаковую высоту перед началом концерта. С учетом перекрестных помех инженеры смогли передать мощный сигнал на расстояние более 12 000 км без использования повторителей.
Если этот метод будет развернут, он может решить проблему оптической емкости. Это не только приведет к более быстрому Интернету, но и позволит передавать мощные сигналы на огромные, ранее недоступные расстояния в отдаленные уголки земного шара. Если оптоволокно является основой Интернета, то скелет нашего онлайн-тела сделал большой шаг в своем развитии.
