Следующая интернет-революция может произойти благодаря полой стеклянной нити. Новые полые волокна направляют свет через воздух, что снижает потери сигнала и обеспечивает более быструю и эффективную передачу данных.
Вместо сплошной стеклянной сердцевины, которая преобладает в современных интернет-кабелях, исследователи из Саутгемптонского университета разработали волокно, направляющее свет через крошечные, заполненные воздухом каналы.
Благодаря тому, что сигналы распространяются по воздуху, а не по стеклу, такая конструкция уменьшает потери энергии и позволяет свету эффективнее перемещаться на большие расстояния.
Читайте: Первый в мире 10G – Китай запустил сверхскоростную сеть в городе будущего Сюнъань
Про скорость интернета и потери
В обычных волокнах около половины сигнала затухает каждые 15–20 км, что требует частой установки ретрансляционных станций для усиления и повторной передачи данных.
Новая полая конструкция увеличивает это расстояние примерно до 33 км до потери половины мощности светового сигнала.
Эти волокна также могут передавать в 1000 раз большую мощность, чем традиционные версии, и транслировать сигналы в более широком диапазоне длин волн. Сюда входят однофотонные импульсы (мельчайшие неделимые порции света, используемые для защищённой передачи данных) видимого света, которые обычно применяются в системах квантовой связи (технологии передачи информации, защищённые от взлома законами квантовой физики).
Эта двойная возможность делает достижение значительным не только для существующих сетей, но и для развивающихся квантовых технологий.
Более скоростные магистрали для данных
Полые оптические волокна — неновая идея.
Предыдущие разработки использовались в специализированных целях, например, для соединения вычислительных блоков внутри центров обработки данных, где скорость имеет решающее значение.
Поскольку свет распространяется по воздуху примерно на 45% быстрее, чем по стеклу, полые волокна предлагают очевидное преимущество. Однако до сих пор они были слишком дорогими или непрактичными для широкого внедрения.
Франческо Полетти, исследователь в области фотоники (науки о генерации, управлении и детектировании фотонов, частиц света) и материаловедения в Саутгемптоне, совершенствовал именно эту конструкцию более 10 лет.
Ключ ко всему роется в её уникальной структуре: 5 маленьких цилиндров, каждый из которых содержит 2 вложенных друг в друга цилиндра, прикреплены к ободу одного большого цилиндра.
Такое точное расположение гарантирует, что только определённые длины волн света помещаются в полую сердцевину, что позволяет плотно удерживать импульсы, не давая им рассеиваться.
«Мы действительно считаем, что это может изменить правила игры», — сказал Полетти.
От лаборатории к рынку
Основной проблемой было наладить массовое производство этих волокон без потери их тонкой геометрии.
Обычные оптические волокна изготавливаются путём плавления и вытягивания сплошного стекла в тонкие нити. Команда из Саутгемптона, напротив, начинает с более крупной стеклянной заготовки, или преформы (увеличенного макета будущего волокна), шириной около 20 см, в которой уже встроены полые каналы.
Когда волокно вытягивается до диаметра около 100 микрометров, в полые пространства подаётся давление, чтобы сохранить структуру.
Коммерциализация технологии уже началась. Производством волокон займётся компания Lumenisity — стартап, созданный на базе Саутгемптонского университета. Microsoft приобрела эту компанию в 2022 году, что подчёркивает интерес индустрии к потенциалу технологии.
Если волокна окажутся долговечными и экономически выгодными, они могут сделать современные телекоммуникационные системы быстрее и дешевле, а также поддержать следующее поколение сетей квантовой связи.
«Этот результат очень интересен для сообщества, занимающегося квантовыми коммуникациями», — сказала Трейси Нортап, физик-экспериментатор из Инсбрукского университета в Австрии.
До сих пор полые волокна были непомерно дороги даже для небольших лабораторных экспериментов, отметила она. «Мы в исследовательском сообществе можем надеяться, что расширение производства может значительно снизить цены в будущем».
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU