Задава се ново поколение кухи оптични влакна

Проф. Франческо Полети и неговият екип разработват нова гама експериментални оптични влакна
(снимка: Optoelectronics Research Center/University of Southampton)

Ново поколение оптични влакна с куха сърцевина обещава да предава сигнали с по-голяма скорост от масово използваните в момента видове оптични кабели. Тъй като светлината преминава близо 50% по-бързо през въздуха, отколкото през стъклото, то е нужно с една трета по-малко време за изпращане на данни през кухо влакно, отколкото през стандартното влакно с твърда сърцевина. Някои фирми за борсова търговия по света вече използват такива влакна с надеждата да добият конкурентно предимство.

Конвенционалните оптични влакна пренасят светлината през твърди стъклени ядра, които са изключително прозрачни. Най-чистите влакна имат загуба от 0,142 децибела на километър. Това означава, че повече от един процент от входящата светлина се губи на сто километра. И все пак твърдите стъклени влакна не могат да носят много големи мощности, особено при т.нар. къси импулси, което ограничава използването им за редица важни приложения – включително преноса на интензивна светлина за лазерна обработка.

Сега екип от изследователския център по оптоелектроника на университета в Саутхемптън е направил влакна с кухи ядра, които са по-прозрачни от влакната с твърдо ядро и по-ефективни при някои важни дължини на вълната.

Интересът към кухите влакна датира от около 1998 г. Голямото обещание обаче стана по-видно през последните години, след като изследователят Франческо Полети от Саутхемптън представи нова гама от експериментални влакна: той разположи няколко двойки кухи тръби в една по-голяма, подобно на тънки сламки, поставени в чаша, разположени около външната страна на централното ядро.

„Lumenisity Ltd., стартъп от нашата група, вече е инсталирала [влакна с новия дизайн] в оптични кабели, управляващи реален трафик”, казва Полети в имейл до научното издание IEEE Spectrum. Светлината се движи с 50% по-бързо във въздуха, отколкото в стъклото. Първоначалният пазар за влакна с кухи сърцевини е за къси връзки за пренос на данни, изискващи изключителна скорост. Ученият посочва за пример финансови трансфери, 5G комуникации и вътрешни връзки между модулите в рамките на центрове за данни.

В случая значение имат честотите на светлината. Тепърва предстои кухият вид влакна да успеят да постигнат успеха на предаването на светлина през твърдо ядро в телекомуникационната честотна лента от 1550 нм.

Новите кухи оптични влакна имат редица предимства пред конвенционалните твърди влакна
(снимка: Optoelectronics Research Center/University of Southampton)

Междувременно групата на Полети е разработила нови влакна с кухи ядра, които съвпадат или дори надминават прозрачността на влакната с твърдо ядро при някои ключови дължини на вълната извън „телекомуникационната” честотна лента. Те са приспособили влакна за 660 и 850 нанометра фотони (тези ленти в червения и близкия инфрачервен спектър се използват широко в биологията и квантовите мрежи), както и за 1064 нм (друг инфрачервен спектър, свързан с индустриална лазерна обработка).

Новата технология може да предложи редица предимства пред конвенционалните твърди влакна за високо прецизни сензори, пренос на лазерен лъч и прецизни измервания. „Няма алтернатива на влакната с кухи сърцевини, тъй като влакната с твърда сърцевина не могат да ги конкурират”, казва Полети. Интензивните светлинни импулси трябва да се пазят от стъклото, за да се избегне увреждането му, допълва ученият.

Новите кухи сърцевини имат и други предимства освен устойчивост на увреждане и по-бърза скорост на светлинния лъч. При движението на светлината извън стъкло се избягват нелинейните ефекти, които могат да изкривят сигналите – тоест, подобрява се качеството на предавания лазерен лъч. Засега няма яснота относно ограниченията и слабостите на новия вид оптични влакна.

Междувременно т.нар. „високочестотни търговци” – борсови агенти, за които скоростта е особено важна – използват влакна с кухо ядро, за да ускорят своите системи, та макар и само с милиардна частица от секундата. Това е най-новият ход в технологичната надпревара, свързана с извършването на сделки с акции възможно най-бързо. Разликата често е наистина нищожна частица от секундата, но при високочестотната търговия това може да се окаже разликата между печалбите и загубите.

Фирмите за „високочестотна търговия” използват сложни алгоритми и свръхбързи мрежи за данни, за да извършват бързи сделки с акции, опции и фючърси. Много от тях пазят в тайна своите търговски стратегии и технологии.

Очаква се влакната с куха сърцевина да станат популярни и за осигуряване на широколентов интернет за домове и бизнеси в по-дългосрочен план.