Get best of the week

كيف دخل "الضوء الدائر" إلى الشبكات الضوئية

طور المهندسون الأمريكيون نظام ليزر يعمل على تشفير البيانات باستخدام الزخم الزاوي المداري لموجة ضوئية. مزيد من المعلومات حول المشروع ونظائره تحت القطع.


/ Unsplash / Reid Zura

المقصود بالضوء الدائر


للضوء "العادي" واجهة أمامية مسطحة - هذا هو السطح الذي وصلت إليه عملية الموجة في الوقت الحالي. في الضوء الدوّار ، تكون واجهة الموجة حلزونية - تدور طورها الطوري مع برغي حلزوني في اتجاه انتشار الموجة ، وبالتالي يكون لها زخم زاوي مداري ( Orbital Angular Momentum، OAM ). تحدد هذه المعلمة درجة الالتواء وتعتمد على الاتجاه الذي يتحرك فيه المسمار الموجي. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون قيمته كبيرة بشكل تعسفي.

يمتلك الزخم الزاوي المداري "قدرة إعلامية" كبيرة ، لذا فهو مناسب تمامًا لبناء أنظمة الاتصالات. يتم تشفير البيانات عن طريق تغيير اتجاه الدوران (باتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة) وقوة الدوران. هذا النهج يزيد من عرض النطاق الترددي للشبكة ويقلل من عدد الأخطاء في إرسال المعلومات. البحث في هذا المجال مستمر منذ عام 1995 على الأقل . ومع ذلك ، لا تزال عملية التبديل السريع بين حالات OAM مهمة غير تافهة.

كان من الممكن حلها من قبل مجموعة من المهندسين الأمريكيين من بنسلفانيا وجامعات شمال شرق ، وكذلك جامعة ديوك. للتبديل بين الزخم الزاوي المداري ، طور الخبراء نظام ليزر مع دليل موجي حلقي.

كيف يعمل نظام "تطور"


داخل الدليل الموجي الحلقي هو سلسلة من أقسام خاصة. ينثرون الضوء الذي يتحرك على طول الحلقة ، خارج الدليل الموجي - متعامد مع المستوى. يمكن للمهندسين التأثير على OAM للضوء المتناثر عن طريق تغيير اتجاه الشعاع. يقول المطورون أنه إذا قمت بإضافة مضخم ضوئي إلى النظام ، فسيؤدي ذلك إلى زيادة عدد اللحظات الزاوية المدارية المتاحة. سيسمح لك بتعديل السطوع ، والذي سيلعب دور متغير آخر.

مواد جديدة في مدونتنا:


في المستقبل ، سوف تجد التكنولوجيا تطبيقًا في إنتاج رقائق ضوئية أكثر كفاءة. ولكن في حين أنها ليست مستعدة لتجاوز المختبر. أولاً ، يحتاج المتخصصون إلى تصميم ليزر يمكنه التبديل بين حالات OAM في بضع بيكو ثانية. بعد ذلك ، سيتم حل المشكلات المتعلقة بالإرسال الموثوق للزخم الزاوي وإنشاء بروتوكولات تصحيح الخطأ.

لاستخدام التكنولوجيا في شبكات الألياف الضوئية واسعة النطاق ، يجب أيضًا استبدال الكابلات نفسها - لا يمكن للوصلات القياسية نقل الضوء الدائر. خبراء من جامعة بوسطن وتحدث حول هذه الميزة مرة أخرى في عام 2013. ثم اقترحوا بدء الاستبدال بكابلات تربط الخوادم في مراكز البيانات (لأنها قصيرة نسبيًا).

من يعمل في هذا المجال


في عام 2016 ، نقلت مجموعة بحثية من جامعة فيينا البيانات باستخدام الضوء المتطاير إلى مسافة 143 كم. للقيام بذلك ، استخدموا مرايا "الطور الحلزوني" ، التي لفتت الفوتونات إلى أرقام كمية (تميز حالة الأجسام المجهرية) بما يزيد عن 10 آلاف ، ونتيجة لذلك ، زادت دقة تكوين واجهة الموجة.


/ Unsplash / Dollar Gill

مشروع آخر - في عام 2017 ، قدم مهندسو هارفارد سطحًا خاليًا يلتوي الضوء إلى شكل حلزوني أو حلزوني. ومن المتوقع أن يزيد من سرعة نقل البيانات من خلال خطوط الاتصالات الضوئية الجوية.ويمكن أن يصبح أحد المكونات الرئيسية لتنظيم شبكات الكم. يعمل المهندسون من جامعة ملبورن (RMIT)

أيضًا على تقنية نقل البيانات باستخدام الضوء الملتوي . أحد المكونات الرئيسية لجهازهم هو فيلم تيلورايد الأنتيمون . هناك حاجة لتوليد قطبيونات البلازمون السطحية - الإثارة الجماعية الناجمة عن تفاعل الفوتونات والاهتزازات الإلكترونية. هذه المستقطبات plasmon بمثابة ناقلات المعلومات.

حتى الآن ، يتم اختبار التكنولوجيا الجديدة على جدران مختبر جامعي. لكن المطورين يقولون أنه يمكن أن يدخل السوق في العامين المقبلين. في المستقبل ، سيصبح النظام الهندسي في RMIT جزءًا من الإنترنت الكمي.

- :

More articles:


All Articles