นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์รายงานว่า ใยแก้วนำแสงแบบกลวงใหม่ช่วยลด "สัญญาณรบกวน" ที่รบกวนสัญญาณที่ส่งสัญญาณได้อย่างมากเมื่อเทียบกับเส้นใยแบบโหมดเดียวที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
เส้นใยกลวงป้องกันเสียงสะท้อนที่สร้างขึ้นโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Central Florida ทำให้เกิด "เสียงรบกวน" น้อยลงถึงพันเท่า และระดับต่ำสุดที่เคยบันทึกไว้จากการรบกวนที่เกิดจากเสียงอะคูสติกที่เกิดจากแก้วในเส้นใยที่อุณหภูมิห้อง .
ในการจัดทำเอกสารนี้ นักวิจัยในห้องทดลองของ William Renninger ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านทัศนศาสตร์ ได้พัฒนาเทคนิคการวัดที่มีความไวสูงผลการวิจัยของพวกเขาได้รับการรายงานในบทความที่ตีพิมพ์ในAPL Photonics.
“มันเป็นเส้นใยที่มีค่ามาก และถึงแม้จะมีความสนใจอย่างมากจากนักวิจัยและบริษัทบางแห่ง แต่ก็ไม่มีใครศึกษาพฤติกรรมของโฟตอนที่ได้รับการสนับสนุนจากโครงสร้างจริงๆ เลย และจริงๆ แล้วไฟเบอร์นั้นลด 'เสียงรบกวน' ได้มากน้อยเพียงใด” Renninger กล่าว ผู้เชี่ยวชาญด้านทัศนศาสตร์ไม่เชิงเส้นเชิงทดลองและเชิงทฤษฎี
Arjun Iyer หัวหน้าทีมวิจัยของ Renninger หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว
คำตอบเฉพาะสำหรับ 'เสียง'
“สัญญาณรบกวน” หมายถึง การรบกวนใดๆ ที่ปิดบังหรือขัดขวางสัญญาณที่ส่งโดยแสงผ่านใยแก้วนำแสงการรบกวนดังกล่าวเกิดจากโฟนอน — คลื่นเสียงหรือคลื่นเสียงเชิงปริมาณที่เกิดขึ้นที่ระดับอะตอมและอะตอม ในกรณีนี้ในแก้วของใยแก้วนำแสง
โฟนอนทำให้ลำแสง "กระเจิง" ออกจากคลื่นเสียง ทำให้เกิดลำแสงที่มีความถี่หรือสีต่างกันออกไป ซึ่งสามารถรบกวนและลดพลังงานของลำแสงหลักได้แม้ว่าการกระเจิงบางรูปแบบอาจมีประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ แต่จะรบกวนแอปพลิเคชันควอนตัมและแม้แต่การสื่อสารด้วยแสงขั้นพื้นฐาน
เสียงรบกวนสามารถลดลงได้โดยการทำให้เส้นใยเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมากและทำให้เกิดการแช่แข็ง แต่นั่นก็ “แพงและซับซ้อนมาก” Renninger กล่าวอีกวิธีหนึ่งคือพยายามใช้อัลกอริธึมการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ซับซ้อนเพื่อแก้ไขสัญญาณรบกวน
อย่างไรก็ตาม เส้นใยกลวงแกนต้านเรโซแนนซ์นั้นเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ตรงไปตรงมาซึ่งทำงานได้แม้ในอุณหภูมิห้องสร้างโดยผู้เขียนร่วม Rodrigo Amezcua Correa และนักวิจัยคนอื่น ๆ ที่ CREOL, College of Optics and Photonics แห่งมหาวิทยาลัย Central Florida เส้นใยมีลักษณะการจัดเรียงที่ไม่ซ้ำกันของเส้นเลือดฝอยกลวงเจ็ดเส้นที่จัดวางรอบแกนกลวงภายในเส้นใย
ส่งผลให้มีการเหลื่อมกันน้อยที่สุดระหว่างชั้นนอกของแก้วกับแสงที่เดินทางผ่านแกนกลาง ขจัดการรบกวนจากอะคูสติกโฟนอนที่เล็ดลอดออกมาจากกระจก
การทดสอบโดยห้องปฏิบัติการของ Renninger พบว่าการจัดเรียงมีประสิทธิภาพในการลดสัญญาณรบกวนมากกว่าการออกแบบเส้นใยกลวงอื่นๆ ถึง 10 เท่าRenninger กล่าวว่า "เสียงที่หลงเหลืออยู่เล็กน้อยเกิดจากคลื่นอะคูสติกในอากาศภายในเส้นใย ดังนั้นหากคุณต้องอพยพอากาศ ก็จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นอีก 100 เท่า"“คุณจะมีเสียงรบกวนต่ำอย่างไม่น่าเชื่อ”
“หากชะตากรรมของโลกขึ้นอยู่กับการลดเสียงรบกวนในใยแก้วนำแสง นี่คือสิ่งที่คุณต้องการใช้”
ข้อมูลอ้างอิง: “การกระเจิง Brillouin ที่ต่ำมากในเส้นใยแกนกลวงที่ต้านเรโซแนนซ์” โดย Arjun Iyer, Wendao Xu, J. Enrique Antonio-Lopez, Rodrigo Amezcua Correa และ William H. Renninger, 18 กันยายน 2020,APL Photonics.
ดอย: 10.1063/5.0017796
การศึกษาได้รับการสนับสนุนด้วยเงินทุนจากสำนักงานวิจัยกองทัพบกและรางวัล CAREER มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติของ Renninger
ผู้เขียนร่วมคนอื่นๆ ได้แก่ Wendao Xu ผู้ร่วมวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาในห้องปฏิบัติการของ Renninger และ Enrique Antonio-Lopez นักวิทยาศาสตร์การวิจัยที่ CREOL