Các nhà nghiên cứu tại Đại học Rochester cho biết, một sợi quang rỗng mới giúp giảm đáng kể “nhiễu” gây nhiễu tín hiệu mà nó truyền đi so với các sợi đơn mode hiện đang được sử dụng rộng rãi.
Sợi lõi rỗng chống cộng hưởng, được tạo ra bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Trung tâm Florida, tạo ra "tiếng ồn" ít hơn một nghìn lần - và mức thấp nhất từng được ghi nhận do nhiễu gây ra bởi các phonon âm thanh phát sinh từ thủy tinh trong sợi ở nhiệt độ phòng .
Để ghi lại điều này, các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của William Renninger, trợ lý giáo sư quang học, đã phát triển một kỹ thuật đo có độ nhạy cao.Phát hiện của họ được báo cáo trong một bài báo xuất bản trongAPL Quang tử.
Renninger, một nhà khoa học cho biết: “Đó là một loại sợi rất có giá trị, và mặc dù rất nhiều sự quan tâm đến nó bởi các nhà nghiên cứu và một số công ty, nhưng chưa ai thực sự nghiên cứu về hoạt động của các phonon được hỗ trợ bởi cấu trúc này, và nó thực sự làm giảm 'tiếng ồn ở mức độ nào. chuyên gia về quang học phi tuyến thực nghiệm và lý thuyết.
Kết quả nghiên cứu của phòng thí nghiệm đã chứng minh một cách rõ ràng rằng sợi quang là một “nền tảng đầy hứa hẹn cho các ứng dụng tiếng ồn thấp, chẳng hạn như xử lý thông tin lượng tử và truyền thông quang học,” tác giả chính Arjun Iyer, một cộng sự nghiên cứu sau đại học tại phòng thí nghiệm của Renninger, viết.
Một câu trả lời duy nhất cho 'tiếng ồn'
“Tiếng ồn” là bất kỳ nhiễu nào che lấp hoặc làm gián đoạn tín hiệu do ánh sáng truyền qua sợi quang học.Một trong những nhiễu loạn như vậy là do các phonon - sóng âm hoặc sóng âm lượng tử xuất hiện ở cấp độ nguyên tử và hạ nguyên tử, trong trường hợp này là trong thủy tinh của một sợi quang.
Phonon làm cho một chùm ánh sáng "tán xạ" ra khỏi sóng âm, tạo ra các chùm tia nhỏ có tần số hoặc màu sắc khác nhau, có thể gây nhiễu và làm giảm năng lượng của chùm tia chính.Trong khi một số dạng tán xạ có thể hữu ích cho các ứng dụng cụ thể, nó gây trở ngại cho các ứng dụng lượng tử và thậm chí cả thông tin liên lạc quang học cơ bản.
Renninger nói: Có thể giảm tiếng ồn bằng cách làm lạnh các sợi đến nhiệt độ cực thấp, nhưng điều đó “rất tốn kém và phức tạp.Một cách tiếp cận khác là cố gắng sử dụng các thuật toán sửa lỗi phức tạp để sửa lỗi cho nhiễu.
Tuy nhiên, sợi lõi rỗng chống cộng hưởng đại diện cho một giải pháp đơn giản hoạt động ngay cả ở nhiệt độ phòng.Được tạo ra bởi đồng tác giả Rodrigo Amezcua Correa và các nhà nghiên cứu khác tại CREOL, Trường Cao đẳng Quang học và Quang tử thuộc Đại học Trung tâm Florida, loại sợi này có một sự sắp xếp độc đáo của bảy mao mạch rỗng sắp xếp xung quanh một lõi rỗng bên trong sợi.
Điều này dẫn đến sự chồng chéo tối thiểu giữa lớp thủy tinh bên ngoài của sợi quang và ánh sáng truyền qua lõi, loại bỏ nhiễu từ các phonon âm thanh phát ra từ thủy tinh.
Các thử nghiệm của phòng thí nghiệm của Renninger cho thấy sự sắp xếp này có khả năng giảm tiếng ồn hiệu quả hơn 10 lần so với các thiết kế sợi rỗng khác.Renninger nói: “Tiếng ồn nhỏ còn lại là do sóng âm trong không khí bên trong sợi quang gây ra, vì vậy nếu bạn hút sạch không khí thì sẽ hiệu quả hơn 100 lần."Bạn sẽ có tiếng ồn cực kỳ thấp."
“Nếu số phận của thế giới phụ thuộc vào việc giảm tiếng ồn âm thanh trong sợi quang học, thì đây chính là sợi quang mà bạn muốn sử dụng”.
Tham khảo: “Tán xạ Brillouin cực thấp trong sợi lõi rỗng chống cộng hưởng” của Arjun Iyer, Wendao Xu, J. Enrique Antonio-Lopez, Rodrigo Amezcua Correa và William H. Renninger, ngày 18 tháng 9 năm 2020,APL Quang tử.
DOI: 10.1063 / 5.0017796
Nghiên cứu được hỗ trợ tài trợ từ Văn phòng Nghiên cứu Quân đội và giải thưởng CAREER của Quỹ Khoa học Quốc gia Renninger.
Các đồng tác giả khác là Wendao Xu, một cộng sự nghiên cứu sau đại học tại phòng thí nghiệm của Renninger, và Enrique Antonio-Lopez, một nhà khoa học nghiên cứu tại CREOL.