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“旋光”如何进入光网络

美国工程师开发了一种激光系统，该系统使用光波的轨道角动量对数据进行编码。有关该项目和类似物的更多信息正在裁减中。


/不飞溅/ 里德·祖拉

旋光是什么意思


“普通”光具有平坦的波前 -这是当前波过程到达的表面。在旋光中，波前是螺旋的 -其相平面随开塞螺旋在波传播方向上旋转，因此它具有轨道角动量（轨道角动量，OAM）。此参数确定扭曲的程度，并取决于波前螺钉的移动方向。而且，其值可以任意大。

轨道角动量具有较大的“信息容量”，因此非常适合于构建通信系统。通过更改旋转方向（顺时针或逆时针）和旋转力对数据进行编码。这种方法增加了网络带宽并减少了信息传输中的错误数量。至少从1995年开始就一直在这一领域进行研究。但是，在OAM状态之间快速切换的过程仍然是一项艰巨的任务。

一群来自宾夕法尼亚州和东北大学以及杜克大学的美国工程师可以解决这个问题。为了在轨道角动量之间切换，专家们开发了带有环形波导的激光系统。

“扭曲”系统如何工作


环形波导内部是一系列特殊的隔板。它们散射光沿垂直于平面在波导外部沿环移动。工程师可以通过更改光束的方向来影响散射光的OAM。开发人员说，如果在系统中添加光放大器，则会增加可用的轨道角矩的数量。它将允许您修改亮度，它将扮演另一个变量的角色。

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将来，该技术将在更高效率的光学芯片生产中得到应用。但是尽管她还没有准备好超越实验室。首先，专家需要设计一种可以在几皮秒内在OAM状态之间切换的激光器。然后，将解决与角动量可靠传输有关的问题，并创建纠错协议。

要在大规模光纤网络中使用该技术，还必须更换电缆本身-标准链路不能传输旋转光。波士顿大学的专家早在2013年就谈到了此功能。然后，他们建议使用连接数据中心服务器的电缆开始更换（因为它们相对较短）。

还有谁在这方面工作


2016年，维也纳大学的一个研究小组使用旋转光将数据传输到143公里的距离。为此，他们使用了“螺旋相位”镜，将光子扭曲成超过1万的量子数（表征微观物体的状态），从而提高了波阵面形成的准确性。


/ Unsplash / Dollar Gill

另一个项目-2017年，哈佛工程师提出了一种将光扭曲成螺旋形或开瓶器的超颖表面。期望它将提高通过大气光通信线路的数据传输速度。并可以成为组织量子网络的关键组件之一。墨尔本大学（RMIT）的工程师

也在研究使用扭曲光传输数据的技术。其设备的关键组件之一是碲化锑薄膜。它是产生表面等离激元极化子所需要的-由光子和电子振动的相互作用引起的集体激发。这些等离激元极化子充当信息载体。

到目前为止，新技术正在大学实验室的墙壁中进行测试。但是开发商表示，它可以在未来两年内进入市场。将来，RMIT的工程系统将成为量子互联网的一部分。

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