Kabel gentian optik membentuk tulang belakang komunikasi moden, membawa data dan panggilan telefon di seluruh negara dan di bawah lautan. Tetapi permintaan yang semakin meluas untuk data-daripada filem streaming ke carian Internet-meletakkan tekanan pada rangkaian itu, kerana terdapat had kepada berapa banyak data yang boleh ditolak melalui kabel sebelum isyarat merendahkan, dan kabel baru mahal untuk dibina.
Kandungan Terkait
- Penyelidik Telah Akhirnya Digambarkan Bagaimana Menghentikan Bateri Litium dari Secara Spontan Membakar
- FCC Yang Baru Pilih Untuk Memelihara Neutraliti Bersih
Sekarang sebuah pasukan di University of California, San Diego, mungkin mempunyai penyelesaian dengan meminjam teknik yang digunakan dalam bidang lain sebagai alat ukur: sikat frekuensi. Peranti berasaskan laser ini membenarkan pasukan untuk menghapuskan gangguan yang biasanya akan muncul sebelum isyarat sampai pada akhir kabel. Para penyelidik menghantar data lebih jauh dari sebelumnya-7, 456 batu-tanpa keperluan untuk meningkatkan isyarat di sepanjang jalan.
Sekiranya teknik eksperimen mereka bertahan di dunia nyata, kabel gentian optik memerlukan pengulang yang lebih murah untuk mengekalkan isyarat kuat. Di samping itu, kestabilan isyarat yang lebih besar dalam aliran data bermakna lebih banyak saluran boleh disumbat ke dalam satu penghantaran. Sekarang ini, perdagangan optik serat optik adalah lebih banyak data yang anda ingin hantar, lebih pendek jarak anda boleh menghantarnya.
Isyarat gentian optik hanya dikodkan cahaya, sama ada dihasilkan oleh laser atau LED. Lampu ini bergerak ke bawah kabel-kabel kaca nipis, mencerminkan permukaan dalaman mereka sehingga keluar dari hujung yang lain. Sama seperti siaran radio, pancaran laser akan mempunyai jalur lebar tertentu, atau pelbagai kekerapan, ia meliputi, dan satu dawai tipikal kabel gentian optik boleh membawa lebih daripada satu saluran bandwidth.
Tetapi isyarat tidak boleh bergerak selama-lamanya dan masih diterjemahkan kerana kesan yang tidak disebutkan linear, khususnya kesan Kerr. Untuk optik gentian untuk bekerja, cahaya di dalam serat perlu membiaskan, atau membengkokkan, jumlah tertentu semasa ia bergerak. Tetapi medan elektrik akan mengubah berapa kaca menyala cahaya, dan cahaya itu sendiri menghasilkan medan elektrik kecil. Perubahan dalam pembiasan bermakna terdapat perubahan kecil dalam panjang gelombang isyarat yang dihantar. Di samping itu, ada penyelewengan kecil dalam segelas serat, yang bukanlah reflektor yang sempurna.
Perubahan panjang gelombang kecil, dipanggil jitter, menambah dan menyebabkan rentetan bercakap antara saluran. Jitter kelihatan rawak kerana penghantaran gentian optik membawa puluhan saluran, dan kesan pada setiap saluran agak berbeza. Oleh kerana kesan Kerr adalah tidak linear, secara matematik, jika terdapat lebih daripada satu saluran, anda tidak boleh hanya menolaknya-pengiraannya jauh lebih rumit dan hampir mustahil untuk peralatan pemprosesan isyarat hari ini. Yang membuat kegelisahan sukar untuk diramal dan betul.
"Kami menyedari bahawa kekaburan, sangat sedikit, menyebabkan semua perkara kelihatan seolah-olah tidak bertentangan, " kata Nikola Alic, seorang saintis penyelidikan dari Institut Qualcomm di UCSD dan salah seorang pemimpin dalam kerja eksperimen.
Dalam persediaan optik serat semasa, kekerapan saluran perlu cukup jauh selain kegerasan dan kesan bunyi lain tidak menjadikannya bertindih. Juga, kerana jitter bertambah dengan jarak, menambah lebih banyak kuasa kepada isyarat hanya menguatkan bunyi bising. Satu-satunya cara untuk menanganinya adalah dengan meletakkan peranti mahal yang disebut pengulang di kabel untuk menaikkan semula isyarat dan membersihkan bising-kabel transatlantik yang biasa mempunyai pengulang yang dipasang setiap 600 batu atau lebih, kata Alic, dan anda memerlukan satu untuk setiap saluran .
Para penyelidik UCSD bertanya-tanya sama ada mereka boleh mencari cara untuk membuat jitter kelihatan kurang rawak. Sekiranya mereka mengetahui dengan tepat berapa panjang gelombang cahaya dalam setiap saluran akan berubah, maka mereka boleh mengimbanginya apabila isyarat itu mendapat penerima. Itulah di mana kek frekuensi datang. Alic berkata idea itu datang kepadanya selepas bertahun-tahun bekerja di bidang yang berkaitan dengan cahaya. "Ia adalah sejenis kejelasan, " katanya. Sikat kekerapan ialah peranti yang menghasilkan cahaya laser pada banyak panjang gelombang yang sangat spesifik. Output kelihatan seperti sikat, dengan setiap "gigi" pada frekuensi tertentu dan setiap frekuensi yang sama banyak dari yang bersebelahan. Combs digunakan dalam membina jam atom, dalam astronomi dan juga dalam penyelidikan perubatan.
Alic dan rakan-rakannya memutuskan untuk mengetahui apa yang akan berlaku jika mereka menggunakan sikat frekuensi untuk menentukur isyarat optik gentian keluar. Dia menyamakannya dengan penalaan konduktor sebuah orkestra. "Fikirkan konduktor menggunakan garpu penalaan untuk memberitahu semua orang apa yang tengah A, " katanya. Pasukan membina sistem gentian optik mudah dengan tiga dan lima saluran. Apabila mereka menggunakan sikat untuk menentukur panjang gelombang isyarat keluar, mereka masih menemui jitter, tetapi kali ini, semua saluran telah digerakkan dengan cara yang sama. Keteraturan itu membenarkan isyarat untuk disahkod dan dihantar pada jarak rekod tanpa pengulang. "Ia menjadikan proses ini deterministik, " kata Alic, yang pasukannya melaporkan keputusan minggu ini dalam Sains .
Sethumadhavan Chandrasekhar, ahli kakitangan teknikal di syarikat telekomunikasi global Alcatel-Lucent, adalah salah seorang saintis yang telah bekerja pada masalah serat optik selama beberapa tahun. Kerja yang diterbitkannya melibatkan transmisi isyarat fasa-konjugat-dua isyarat yang tepat 180 darjah daripada fasa antara satu sama lain. Persediaan ini bermaksud bahawa mana-mana kesan nonlinear yang menyebabkan bunyi akan dibatalkan.
Kerja UCSD adalah penting, tetapi ia bukan penyelesaian lengkap, kata Chandrasekhar. "Apa yang hilang ialah kebanyakan sistem kini mempunyai polarisasi ganda, " katanya, yang bermaksud bahawa sistem meningkatkan kapasiti dengan menghantar isyarat cahaya yang dipolarisasi secara berbeza. "Kebanyakan sistem hari ini menyampaikan maklumat dalam dua keadaan polarisasi cahaya, dan pasukan UCSD perlu menunjukkan bahawa teknik mereka juga berfungsi di bawah senario penghantaran itu, " katanya.
Alic mengatakan bahawa kumpulan eksperimen seterusnya akan menangani isu itu. Setakat ini, mereka fikir teknik ini boleh disesuaikan untuk kegunaan dunia sebenar, walaupun ia memerlukan bangunan dan perkakasan baru, yang akan mengambil masa. Sama ada cara, meningkatkan jangkauan isyarat akan membolehkan pembinaan yang lebih agresif, menghasilkan lebih banyak data dan jarak yang lebih jauh tanpa kebimbangan mengenai kehilangan isyarat. "Tidak ada sebab untuk takut lagi, " katanya.
