Фізики створили “оптоволокно” з повітря

Фізики створили “оптоволокно” з повітря

Лазерні імпульси дозволяють нагрівати ділянки повітря у формі порожнистої трубки, зберігаючи більш холодну температуру всередині. Різниця в показниках заломлення між ними створює ефект оптоволокна, дозволяючи пересилати сигнал з меншими втратами.

Волоконно-оптичні кабелі допомагають передавати цифровий сигнал з мінімальними втратами. Їх основу становить скляна або пластикова жила, оточена оболонкою з меншим коефіцієнтом заломлення. Така структура дозволяє фотонам рухатися по серцевині, використовуючи ефект повного внутрішнього відображення, і практично не розсіюватися по шляху.

Ще кілька років тому команда професора Мерілендського університету Говарда Мільчберга (Howard Milchberg) продемонструвала технологію, яка допомагає створювати аналог оптоволокна прямо з повітря, застосовуючи спеціальним чином підготовлені лазерні імпульси. Тепер вченим вдалося істотно поліпшити продуктивність такої системи, подовживши «повітряне оптоволокно» до 50 метрів. Їх стаття прийнята до публікації в журналі Physical Review X.

Читайте також:  Науковці вперше виміряли амбіполярне поле в атмосфері Землі — воно виштовхує іони в космос

Для створення невидимого кабелю лазерні промені проводяться через складну оптичну систему, що надає їм форму бублика. Внаслідок високої частоти імпульсів окремі «бублики» складаються в довгу, витягнуту порожнисту трубку. Повітря всередині неї зберігає свою вихідну температуру, а в оболонці, крізь яку проходять лазерні імпульси, розігрівається. Завдяки цьому коефіцієнт заломлення серцевини такого «кабелю» виявляється значно вище, ніж в «оболонці», забезпечуючи проведення сигналу.

Перш фізикам вдавалося лише продемонструвати працездатність цього підходу, отримавши “повітряне оптоволокно” довжиною менше метра. Ефективність його роботи не настільки велика, як у справжнього кабелю: сигнал на виході був всього в півтора раза сильніше, ніж при простій передачі по повітрю. Однак чим більше дистанція, тим більш помітним стає цей виграш. Тепер, використовуючи поліпшену оптичну систему і більш потужні лазери, автори довели цей показник до 50 метрів, що вже цілком підходить для деяких практичних застосувань.

Читайте також:  Фізики створили електромагнітну вихрову гармату

За словами вчених, подальше збільшення “кабелю” – справа техніки, і найближчим часом вони планують зайнятися експериментами з ще більш потужними лазерами, які дозволять отримати “оптоволокно” довжиною близько кілометра. Такі невидимі канали можна використовувати, наприклад, для оперативної організації ближнього зв’язку або визначення хімічного складу об’єктів без наближення до них.

Джерело