空氣製成光纖 自由光通訊領域新革命

編譯/高晟鈞

如今,為了更快的信息傳輸功率,大多數的網路系統都已經更換成光纖網路,而什麼是光纖?它為什麼有著如此快的傳遞速度呢?

光纖是一種由玻璃或塑料所組成的材料,可以用來傳遞光信號,光線會在光纖中,以全反射的方式前進,而這種傳輸方式,比起傳統的銅線傳遞電子還得快上許多,能量消耗也更低。

空氣製成光纖,自由光通訊領域新革命。圖/123RF

然而,由於玻璃的損壞和光纖中光能量的散射,玻璃製成的光纖不太適合引導極高功率的雷射光束。此外,對於物理結構的需求,意謂著,我們需要在光信號傳輸前,進行長時間的玻璃纖維鋪設。近期,來自Howard Milchberg和它的團隊,使用了輔助超短光脈衝,在空氣中雕刻出光纖波導,成功克服了玻璃光纖的兩項缺點。

這些超短的光脈衝會形成一種稱為「燈絲」(Filaments)的高強度光結構環,可以加熱空氣分子,形成圍繞中央未受干擾區域的低密度熱空氣環──這恰巧就是光纖內部的折射結構。這種以空氣作為光纖載體的技術,可以引導非常高的功率,例如,收集用於檢測汙染物或放射源的遠成光信號。

空氣波導的重要性體現在了連續波光導上:它增加了傳輸的最大平均雷射功率,並保持了用於連續收集遠程光信號的引導結構。另外,由於千米級和更長的波導更寬,冷卻速度更慢,並且需要低於1kHz的重複率來維持波導。這種寬鬆的要求,使得現有的光技術和適度的功率水平,可以輕鬆實現超過千米或更遠距離的連續空氣波導。

「使用合適的雷射光系統來生成波導,一但成功了,我們發生高功率連續雷射光波,並檢測數英里外的汙染物,就只是時間上的問題了。」團隊中的研究生Goffin說道。

資料來源:Phys.org

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