Optisten vääristymien oikaisu monimuotokuiduissa

20.05.2021

Rochester-optisen-kuidun-vaaristymien-korjaus-300-t.jpgKun hyvin määritelty kuva etenee oikealta puolelta vasemmalle yhden kilometrin pituisen monimuotokuidun läpi, sen tilaprofiili ja polarisaatio vääristyvät vahvasti. Hyödyntämällä vektoriaalisen aikakäännöksen tekniikkaa saadaan vääristymätön säde, kun se on kulkenut optisessa kuidussa vasemmalta oikealle.

Suurempi kuva

Suuri määrä tilamoodeja, joita tavalliset monimuotokuidut tukevat, on lupaava alusta klassisen ja kvanttiviestinnän kanavakapasiteetin lisäämiseksi suuruusluokittain.

Pitkien monimuotokuitujen käyttöä vaikeuttaa kuitenkin vakavasti modaalinen ylikuuluminen ja polarisaatiosekoittuminen. Ylikuuluminen on myös pysyvä este esimerkiksi kvanttiavainjakelun (QKD) tilamoodien käytännön sovelluksille.

Näiden haasteiden voittamiseksi Rochesterin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet ja esitelleet kokeellisen vektoriaalisen aikakääntötekniikan, jossa hyödynnetään menosignaaliin sidottua paluusignaalia. Eli käytännössä he ovat onnistuneet tukahduttamaan modaalista ylikuulumista.

"Kun optinen säde, jolla on täydelliset aaltorintamat, kulkee monimuotokuidun läpi, se vääristyy vahvasti", kertoo professori Roert Boyd.

"Jos käytämme peiliä aaltorintaman lähettämiseen takaisin, se vääristyy entisestään. Mutta jos kuitenkin heijastamme sen pois peilistä ja käännämme myös aaltorintaman edestä taaksepäin, vääristymä kumoutuu, kun aallot palaavat häiritsevän median läpi. Erityisesti meidän on suoritettava tämä menettely molemmille polarisaatioille samanaikaisesti, kun vääristävä väliaine on pitkä monimuotokuitu."

Tutkijat osoittavat, että tämä tekniikka voi parantaa kanavan kapasiteettia saavuttaen 210 tilamuodon siirtokapasiteetin epävakaalla yhden kilometrin pituisella kuidulla.

Tutkijat ehdottavat myös käytännöllistä ja skaalautuvaa tilamuodolla multipleksoitua kvanttiyhteysprotokollaa pitkiä monimuotokuituja varten havainnollistamaan mahdollisia sovelluksia, jotka tekniikkamme voi mahdollistaa.

"Tekniikkaamme voidaan käyttää tilanjakoisen multipleksoinnin toteuttamiseen pitkillä, tavallisilla monimuotokuiduilla optisten viestintälinkkien kanavakapasiteetin parantamiseksi merkittävästi", sanoo tohtorikoulutettava Yiyu Zhou. "Sitä voidaan mahdollisesti käyttää lisäämään Internet-nopeutta yhdellä tai kahdella suuruusluokalla."

Tilajakoisen multipleksoinnin lisäksi tekniikasta voi olla hyötyä myös muissa sovelluksissa, kuten aivojen ja muiden biologisten kudosten kuituendoskopiassa, linssittömässä mikroskopiassa ja korkeaulotteisen lomittumisen jakelussa.

Tutkimusartikkeli: High-fidelity spatial mode transmission through a 1-km-long multimode fiber via vectorial time reversal

Aiheesta aiemmin:

Topologia avuksi fotoniikkaan

Tera- ja petabittistä datansiirtoa kuiduissa

 

02.08.2021Laser ja mikrokampa samalle sirulle
30.07.2021Australialaistutkijat kehittivät kvanttimikroskoopin
29.07.2021Fotonit ja magnonit kaveraavat
19.07.2021Kvanttiaskel lämpökytkimelle
08.07.2021Lämpöaaltoja puolijohdemateriaalissa
25.06.2021Kvanttipisteet voivat "puhua" keskenään
24.06.2021Metamateriaaleja tulostustekniikalla
23.06.2021Kohti topologisia suprajohteita
22.06.2021Uusia ominaisuuksia moiré-superhiloissa
21.06.2021Valoa ja elektroneja antiferromagneeteille

Siirry arkistoon »