Δέσμες συνεστραμμένου φωτός και νανοφωτονικό τσιπ θα αυξήσουν τις ταχύτητες του διαδικτύου

Image Credit: RMIT Uinversity

Οι οπτικές ίνες επιτρέπουν την επικοινωνία δεδομένων με την ταχύτητα του φωτός. Αλλά η ποσότητα των δεδομένων που μπορούν να σταλούν κατά μήκος οποιωνδήποτε οπτικών ινών περιορίζεται από το πόση πληροφορία μπορείτε να κωδικοποιήσετε στο κύμα φωτός κύμα που ταξιδεύει μέσα από αυτό.

Επί του παρόντος, η τεχνολογία οπτικών ινών χρησιμοποιεί πολλές διαφορετικές ιδιότητες φωτός για την κωδικοποίηση πληροφοριών, συμπεριλαμβανομένης της φωτεινότητας, του χρώματος, της πόλωσης και της κατεύθυνσης της διάδοσης.

Αλλά αν θέλουμε να γεμίσουμε ακόμη περισσότερες πληροφορίες μέσω οπτικών ινών, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε άλλα χαρακτηριστικά του φωτός για να κωδικοποιήσουμε περισσότερες πληροφορίες, χωρίς να διαταράξουμε τις ιδιότητες που χρησιμοποιούνται σήμερα.

Ένα τέτοιο χαρακτηριστικό θα μπορούσε να συμβάλει στην αύξηση του εύρους ζώνης της τεχνολογίας οπτικών ινών, συμπεριλαμβανομένων των ταχυτήτων του διαδικτύου.

Εάν το κύμα φωτός που διέρχεται από τις οπτικές ίνες περιστρέφεται ελικοειδώς – όπως ένα ελατήριο – τότε έχει γωνιακή ορμή, και στην ουσία βοηθάει να μετρηθεί η ορμή όταν περιστρέφεται γύρω από ένα σημείο.

Αλλά υπήρξε ένα σημαντικό πρόβλημα με τη χρήση γωνιακής ορμής για την αποκωδικοποίηση των πληροφοριών από τις οπτικές ίνες. Χρειαζόμασταν ένα υλικό με μικροσκοπικές ελικοειδείς δομές νανοκλίμακας που θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν δέσμες συνεστραμμένου φωτός.

Μία νέα έρευνα δείχνει πώς μπορούμε να ελέγξουμε τη γωνιακή ορμή του φωτός σε νανοκλίμακα με τη χρήση ενός ολοκληρωμένου νανοφωτονικού τσιπ.

Έτσι, για πρώτη φορά, έχουμε ένα τσιπ με μια σειρά από περίτεχνα νανο-ανοίγματα και νανο-αυλακώσεις που επιτρέπουν το on-chip να χειραγωγήσει τις δέσμες συνεστραμμένου φωτός.

Ο ελικοειδής σχεδιασμός αυτών των μικροσκοπικών ανοιγμάτων και αυλακώσεων απομακρύνει την ανάγκη για οποιαδήποτε άλλη ογκώδη οπτικά συστήματα με παρεμβολές για την ανίχνευση των σημάτων γωνιακής ορμής. Και εδώ η λύση του προβλήματος ονομάζεται νανοφωτονικό τσιπ.

Έτσι για παράδειγμα, αν στείλουμε ένα οπτικό σήμα δεδομένων με ένα νανοφωτονικό τσιπ, το οποίο ουσιαστικά είναι ένα μικροτσίπ που χρησιμοποιεί φως αντί για ηλεκτρόνια, θα μας βοηθήσει με ιδιαίτερη ακρίβεια να γνωρίζουμε πού πηγαίνουν τα δεδομένα, αλλιώς θα χαθούν πληροφορίες.

Χρησιμοποιώντας το νανοφωτονικό τσιπ μας, μπορούμε να κατευθύνουμε με ακρίβεια σήματα δεδομένων γωνιακής ορμής χωρίς να χάνουμε τις πληροφορίες που μεταφέρουν.

Επιπλέον, οι πληροφορίες γωνιακής ορμής πολλών διαφορετικών σημάτων μπορούν να υποβληθούν ταυτόχρονα σε επεξεργασία μέσω του τσιπ.

Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να επιτύχουμε ένα εξαιρετικά μεγάλο εύρος ζώνης, με εξαπλάσια αυξημένη πρόσβαση σε δεδομένα από την τρέχουσα τεχνολογία που χρησιμοποιείται τη σήμερον ημέρα.

Λόγω της ταχείας ανάπτυξης της νανοτεχνολογίας, δεν υπάρχει πρακτικά κάποια μεγάλη τεχνική πρόκληση που να εμποδίζει τη μαζική παραγωγή αυτού του τσιπ σήμερα.

Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει μια εντελώς νέα προοπτική στην χρήση του φωτός για την παραγωγή πληροφοριών σε κλίμακα τσιπ, τη μετάδοση και την ανάκτηση εικόνων, βίντεο, ήχων και ούτω καθεξής.

Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές όπως η μετάδοση δεδομένων, σε οθόνες υψηλής ευκρίνειας, σε οπτικές επικοινωνίες εξαιρετικά υψηλής χωρητικότητας. Εν τούτοις το κυριότερο στοιχείο είναι ότι παρέχει εξαιρετικά ασφαλής οπτική κρυπτογράφηση, ένα από τα σοβαρότερα ζητήματα στο διαδίκτυο, αφού οι χάκερς αλωνίζουν ελεύθερα και αποκωδικοποιούν τις κρυπτογραφημένες πληροφορίες.

Δεδομένου ότι το τσιπ αποτελείται από μία σειρά ανεξάρτητα ελεγχόμενων μονάδων και κάθε μεμονωμένη μονάδα είναι ικανή να επεξεργάζεται ανεξάρτητα τις πληροφορίες γωνιακής ορμής, αυτή η διάταξη τσιπ επιτρέπει την παράλληλη επεξεργασία οπτικών πληροφοριών.

Ένας μεγάλος αριθμός οπτικών ινών σε μία δέσμη ινών μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία μέσω του τσιπ παράλληλα, πράγμα που σημαίνει ότι η ταχύτητα επεξεργασίας μπορεί να αυξηθεί σημαντικά λαμβάνοντας υπόψη πόσο μεγάλη είναι η διάταξη.

Η παρούσα μεθοδολογία που περιγράφηκε παραπάνω θα οδηγήσει σε σημαντικά σπουδαιότερες ταχύτητες στο διαδίκτυο μαζί με μια σειρά από άλλες χρήσιμες εφαρμογές.

texnologia.net