Rosyjscy naukowcy walczą z problemami z sygnałem internetowym

Zakłócenia w telewizji i problemy z Internetem znikną dzięki rozwojowi inżynierów z Perm Polytechnic University. Znaleźli sposób na zmniejszenie strat światła w urządzeniach optoelektronicznych, które obecnie stanowią podstawę telekomunikacji, o setki razy. Artykuł naukowy na ten temat został opublikowany w czasopiśmie „Izvestiya Vuzov. Instrument-making”.

Światło, które przechodzi przez urządzenia optyczne, przesyła setki razy więcej informacji niż sieci elektryczne. Internet działa na tej zasadzie, czujniki w robotach lub dronach, a także skomplikowany sprzęt medyczny są kontrolowane. Jednak utrata sygnału jest nadal możliwa w przewodach optoelektronicznych, a naukowcy szukają sposobów na przezwyciężenie tej wady.

Zanim przejdziemy do opisu nowej metody walki z zakłóceniami zaproponowanej przez inżynierów z Permu, wyjaśnijmy, jak dokładnie przesyłany jest sygnał w urządzeniach optoelektronicznych. Weźmy na przykład Internet. Kiedy wysyłamy zdjęcie do sieci społecznościowej, telefon zamienia je na sygnały elektryczne. Są one przesyłane przez urządzenia optyczne, trafiając do modulatora, który zamienia je na impulsy świetlne. Następnie światło „leci” na duże odległości. Na końcu drogi kolejny modulator zamienia światło z powrotem na elektryczność, a zdjęcie pojawia się u Twojego znajomego.

- Wewnątrz takiego urządzenia znajduje się falowód, składający się w naszym przypadku z cienkich włókien niobianu litu. Światło przechodzi przez nie jak przez rurkę, a steruje nim metalowa elektroda - mówi Anna Bułatowa, doktorantka na Wydziale Fizyki Ogólnej. - Połączone działanie falowodu i elektrody osłabia sygnał świetlny, ponieważ metal pochłania przepływający przez niego strumień światła. Dlatego gdy impuls przemieszcza się „do wyjścia” i jest zamieniany z powrotem na energię elektryczną, dochodzi do częściowych lub całkowitych strat.

Zdaniem Viktora Kristopa, profesora Katedry Fizyki Ogólnej Politechniki Poznańskiej i doktora nauk fizycznych i matematycznych, w tym przypadku nie da się obejść bez elektrody, ponieważ to ona zmienia właściwości optyczne falowodu, a ściślej współczynnik załamania światła tego kryształu, i formułuje komunikat dla abonenta w kodzie binarnym.

Zwykle, aby zmniejszyć utratę sygnału, pomiędzy falowodem a elektrodą umieszcza się cienki materiał „buforowy”, który nie przewodzi prądu. Jednak nie było dokładnych danych na temat optymalnej grubości tej warstwy. Naukowcy z Perm Polytechnic i PNPPK szczegółowo zbadali tę kwestię i znaleźli optymalne parametry zwiększające wydajność urządzeń optycznych.

- Dzięki matematycznemu modelowaniu strat przy różnych grubościach warstwy buforowej pokazaliśmy jej najbardziej optymalną wartość – nie powinna ona przekraczać 800–850 nanometrów – wyjaśnia Viktor Kristop. – To właśnie przy tej wartości straty światła stają się praktycznie nieistotne.

Autorski: