Breedband glasvezel bevat informatie over lichtpulsen, met de snelheid van het licht, door optische vezels. Maar de manier waarop het licht aan de ene kant wordt gecodeerd en aan de andere kant wordt verwerkt, heeft invloed op de datasnelheden.

Dit 's werelds eerste nanofotonische apparaat, net onthuld in Natuurcommunicatie , codeert meer data en verwerkt deze veel sneller dan conventionele glasvezel door gebruik te maken van een speciale vorm van 'getwist' licht.

Dr. Haoran Ren van RMIT's School of Science, die mede-hoofdauteur van het artikel was, zei dat het kleine nanofotonische apparaat dat ze hebben gebouwd om gedraaid licht te lezen de ontbrekende sleutel is die nodig is om supersnel te ontgrendelen, ultrabreedbandcommunicatie.

"De huidige optische communicatie stevent af op een 'capaciteitscrisis' omdat ze niet voldoen aan de steeds toenemende eisen van Big Data, ' zei Ren.

"We zijn erin geslaagd om gegevens nauwkeurig via licht te verzenden met de hoogste capaciteit op een manier die ons in staat stelt onze bandbreedte enorm te vergroten."

Huidige state-of-the-art glasvezelcommunicatie, zoals die worden gebruikt in het Australische National Broadband Network (NBN), gebruiken slechts een fractie van de werkelijke capaciteit van het licht door gegevens over het kleurenspectrum te dragen.

Nieuwe breedbandtechnologieën die in ontwikkeling zijn, maken gebruik van de oscillatie, of vorm, van lichtgolven om gegevens te coderen, bandbreedte vergroten door ook gebruik te maken van het licht dat we niet kunnen zien.

Deze nieuwste technologie, op het snijvlak van optische communicatie, draagt ​​gegevens over lichtgolven die in een spiraal zijn gedraaid om hun capaciteit nog verder te vergroten. Dit staat bekend als licht in een toestand van orbitaal impulsmoment, of OAM.

In 2016 publiceerde dezelfde groep van RMIT's Laboratory of Artificial-Intelligence Nanophotonics (LAIN) een ontwrichtend onderzoeksartikel in het tijdschrift Science waarin ze beschrijven hoe ze een klein bereik van dit verwrongen licht op een nanofotonische chip hadden weten te decoderen. Maar technologie om een ​​breed scala aan OAM-licht te detecteren voor optische communicatie was nog steeds niet levensvatbaar, tot nu.

"Onze miniatuur OAM nano-elektronische detector is ontworpen om verschillende OAM-lichttoestanden in een continue volgorde te scheiden en om de informatie te decoderen die wordt gedragen door gedraaid licht, ' zei Ren.

"Om dit voorheen te doen, zou een machine ter grootte van een tafel nodig zijn, wat voor telecommunicatie volstrekt onpraktisch is. Door gebruik te maken van ultradunne topologische nanosheets van een fractie van een millimeter, onze uitvinding doet dit werk beter en past op het uiteinde van een optische vezel."

LAIN Directeur en Associate Deputy Vice-Chancellor for Research Innovation and Entrepreneurship bij RMIT, Professor Min-Gu, zei dat de materialen die in het apparaat werden gebruikt compatibel waren met op silicium gebaseerde materialen die in de meeste technologie worden gebruikt, waardoor het eenvoudig kan worden opgeschaald voor industriële toepassingen.

"Onze OAM nano-elektronische detector is als een 'oog' dat informatie kan 'zien' die wordt gedragen door gedraaid licht en deze kan decoderen om te worden begrepen door elektronica. De hoge prestaties van deze technologie, lage kosten en kleine afmetingen maken het een haalbare toepassing voor de volgende generatie optische breedbandcommunicatie, " hij zei.

"Het past in de schaal van bestaande glasvezeltechnologie en kan worden toegepast om de bandbreedte te vergroten, of mogelijk de verwerkingssnelheid, van die vezel met meer dan 100 keer binnen de komende paar jaar. Deze eenvoudige schaalbaarheid en de enorme impact die het zal hebben op telecommunicatie is wat zo opwindend is."

Gu zei dat de detector ook kan worden gebruikt om kwantuminformatie te ontvangen die via draaiend licht wordt verzonden. wat betekent dat het toepassingen kan hebben in een hele reeks geavanceerde kwantumcommunicatie- en kwantumcomputeronderzoek.

"Ons nano-elektronische apparaat zal het volledige potentieel van gedraaid licht ontsluiten voor toekomstige optische en kwantumcommunicatie, ' zei Gu.