Een nieuwe holle optische vezel vermindert de "ruis" die interfereert met de signalen die het uitzendt aanzienlijk in vergelijking met de single-mode vezels die nu veel worden gebruikt, onderzoekers van de Universiteit van Rochester rapporteren.

De anti-resonante holle kernvezel, gemaakt door onderzoekers van de University of Central Florida, produceert duizend keer minder "ruis" - en de laagste niveaus ooit geregistreerd door interferentie veroorzaakt door akoestische fononen die ontstaan ​​uit het glas in de vezel bij kamertemperatuur.

Om dit te documenteren, onderzoekers in het lab van William Renninger, assistent-professor in de optica, een zeer gevoelige meettechniek ontwikkeld. Hun bevindingen worden gerapporteerd in een paper gepubliceerd in APL Fotonica .

"Het is een zeer waardevolle vezel, en ondanks veel belangstelling ervoor door onderzoekers en sommige bedrijven, niemand had echt het gedrag van fononen bestudeerd die door de structuur werden ondersteund, en in hoeverre het daadwerkelijk 'ruis, ' zegt Renninger, een expert in experimentele en theoretische niet-lineaire optica.

De bevindingen van het laboratorium tonen onomstotelijk aan dat de vezel een "veelbelovend platform is voor geluidsarme toepassingen, zoals voor kwantuminformatieverwerking en optische communicatie, " schrijft hoofdauteur Arjun Iyer, een afgestudeerde onderzoeksmedewerker in het laboratorium van Renninger.

Een uniek antwoord op 'lawaai'

"Ruis" verwijst naar elke storing die een signaal maskeert of verstoort dat door licht door een optische vezel wordt verzonden. Een dergelijke verstoring wordt veroorzaakt door fononen - gekwantiseerde akoestische of geluidsgolven die optreden op atomair en subatomair niveau, in dit geval in het glas van een optische vezel.

Fononen zorgen ervoor dat een lichtstraal de akoestische golven "verstrooit", het creëren van splinterstralen van verschillende frequenties, of kleuren, die kan interfereren met, en het verminderen van de energie van, de hoofdstraal. Hoewel sommige vormen van verstrooiing nuttig kunnen zijn voor specifieke toepassingen, het interfereert met kwantumtoepassingen en zelfs elementaire optische communicatie.

Geluid kan worden verminderd door de vezels tot extreem laag te koelen, cryogene temperaturen, maar dat is "erg duur en ingewikkeld, ", zegt Renninger. Een andere benadering is om te proberen ingewikkelde foutcorrigerende algoritmen te gebruiken om ruis te corrigeren.

De anti-resonante holle kernvezel, echter, vertegenwoordigt een eenvoudige oplossing die zelfs bij kamertemperatuur werkt. Gemaakt door co-auteur Rodrigo Amezcua Correa en andere onderzoekers van CREOL, het College of Optics and Photonics aan de University of Central Florida, de vezel heeft een unieke opstelling van zeven holle haarvaten die rond een holle kern in de vezel zijn gerangschikt.

Dit resulteert in een minimale overlap tussen de buitenste glaslaag van de vezel en het licht dat door de kern gaat. het elimineren van interferentie van akoestische fononen die uit het glas komen.

Tests door Renninger's lab toonden aan dat de opstelling 10 keer effectiever is in het verminderen van ruis dan andere holle-vezelontwerpen. "Het weinige geluid dat overblijft, wordt veroorzaakt door akoestische golven in de lucht in de vezel, dus als je de lucht zou evacueren, zou het nog eens 100 keer effectiever zijn, " zegt Renninger. "Je zou ongelooflijk weinig geluid hebben".

"Als het lot van de wereld afhing van het verminderen van akoestische ruis in optische vezels, dit is degene die je zou willen gebruiken."