Руководитель группы волоконной оптики инженерной школы EPFL Люк Тевеназ признался, что идея «витала» в его голове около 15 лет, но у него не было времени или ресурсов, чтобы что-то с ней сделать. Теперь его лаборатория разработала технологию усиления света внутри новейших оптических волокон с полой сердцевиной.
Современные оптические волокна обычно имеют прочную стеклянную сердцевину без воздуха внутри. Свет может распространяться по волокнам, но через 15 км теряет половину своей интенсивности. Он продолжает ослабевать до тех пор, пока его трудно обнаружить и с расстояния 300 км. Поэтому, чтобы свет продолжал двигаться, его необходимо регулярно усиливать.
Подход Тевеназа основан на новых оптических волокнах с полой сердцевиной, заполненных воздухом или газом. Наличие воздуха означает меньшее ослабление сигнала, поэтому свет может распространяться на большее расстояние. Это реальное преимущество. Но в столь «тонком» веществе, таком как воздух, усилить свет труднее. В этом суть проблемы: свет распространяется быстрее, когда сопротивление меньше, но в то же время на него труднее воздействовать. Однако открытие ученых решило эту проблему.
Так что же сделали исследователи? Они просто добавили давление к воздуху в волокне, чтобы создать контролируемое сопротивление. Он работает аналогично оптическому пинцету — молекулы воздуха сжимаются и образуют кластеры с регулярным расстоянием между ними. Это создает звуковую волну, которая увеличивается по амплитуде и эффективно дифрагирует свет от мощного источника в направлении ослабленного луча, так что он усиливается до 100 000 раз. Таким образом, техника ученых делает свет значительно более мощным.
Новая технология может применяться к любому типу света, от инфракрасного до ультрафиолетового, а также к любому газу, заключают ученые.
В будущем эта технология может служить и другим целям, помимо усиления света. Например, оптические волокна с полой сердцевиной или сжатым газом могут использоваться для изготовления сверхточных термометров. Эту технологию также можно использовать для создания временной оптической памяти путем остановки света в волокне на микросекунду — в десять раз дольше, чем это возможно сейчас.
Читать также
Последний шельфовый ледник в Канаде обрушился в океан. Он потерял 40% за два дня
Посмотрите, что способен увидеть в космосе преемник Хаббла. Обзор телескопа Уэбб
Россия открыла авиасообщения с рядом стран. Насколько безопасно туда лететь?