Het gebruik van multimode optische vezels om de informatiecapaciteit van internet te vergroten, wordt ernstig belemmerd door vervormingen die optreden tijdens de overdracht van beelden vanwege een fenomeen dat modale overspraak wordt genoemd.

Echter, Onderzoekers van de Universiteit van Rochester van het Institute of Optics hebben een nieuwe techniek ontwikkeld, beschreven in een paper in Natuur Communicatie, om het optische golffront van een afbeelding voor beide polarisaties tegelijkertijd te "omdraaien", zodat het zonder vervorming door een multimode-vezel kan worden verzonden. Onderzoekers van de University of South Florida en de University of Southern California werkten mee aan het project.

Hoofdauteur Yiyu Zhou, een doctoraat kandidaat in het Rochester lab van Robert Boyd, hoogleraar optica, trekt een analogie met een snelweg met meerdere rijstroken bij het beschrijven van de uitdaging waarmee de onderzoekers werden geconfronteerd.

"Blijkbaar, een snelweg met meerdere rijstroken is sneller dan een enkele rijstrook, " zegt Zhou. "Maar als een koerier wordt gedwongen om van baan A naar baan B te gaan, het pakket wordt op de verkeerde bestemming afgeleverd. Wanneer dit gebeurt in een multimode-vezel - wanneer de ene ruimtelijke modus aan de andere wordt gekoppeld tijdens de voortplanting door de vezel - is dit wat we modale overspraak noemen. En dat willen we onderdrukken."

De oplossing die de onderzoekers bedachten, omvat het digitaal voorvormen van het golffront en de polarisatie van een voorwaarts voortplantende signaalbundel om de faseconjugaat van een hulp-, achterwaarts voortplantende sondestraal - in een experimentele realisatie van vectoriële tijdomkering.

"Wanneer een optische straal met perfecte golffronten door de multimode-vezel gaat, het komt er slecht vervormd uit, " legt Boyd uit, die ook de Canada Excellence Research Chair in Quantum Nonlinear Optics is aan de Universiteit van Ottawa.

"Als we een spiegel gebruiken om het golffront terug te sturen, het zal nog meer vervormd worden. Maar als we het in plaats daarvan op een spiegel reflecteren, en draai ook het golffront van voor naar achter, de vervorming wordt ongedaan gemaakt als de golven teruggaan door dat verstorende medium. Vooral, we moeten deze procedure voor beide polarisaties tegelijkertijd uitvoeren wanneer het vervormende medium een ​​lange multimode-vezel is."

De onderzoekers tonen aan dat deze technologie de kanaalcapaciteit in een 1 km lange multimode-vezel kan vergroten.

"Onze techniek kan worden gebruikt om multiplexing met modusverdeling te realiseren over lange, standaard multimode-vezels om de kanaalcapaciteit van optische communicatieverbindingen aanzienlijk te verbeteren, " zegt Zhou. "Het kan mogelijk worden gebruikt om de internetsnelheid met een of twee ordes van grootte te verhogen."

De techniek kan mogelijk ook worden gebruikt om endoscopiebeeldvorming van de hersenen en andere biologische weefsels te verbeteren, Zegt Zhou.