Учёные из Москвы и Нижнего Новгорода разработали новый тип усилителя для оптоволоконных кабелей, обеспечивающих интернет-соединение. Устройство, размером с ноутбук, состоит из стеклянного световода с добавками висмута, благодаря чему оно способно усиливать сигнал в телекоммуникационном диапазоне длин волн, увеличивая эффективность передачи данных.
Когда лазерное излучение проходит через такой световод, оно фокусируется, а сигнал усиливается в диапазоне длин волн, который в пять раз больше, чем у современных усилителей. Это открывает возможность многократно увеличить объём данных, передаваемых по оптоволоконным кабелям, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.
Оптоволоконные кабели, проложенные на суше и под водой, являются основой современных линий связи и интернет-технологий. Для эффективной передачи данных применяются устройства, усиливающие сигнал, что позволяет минимизировать потери и поддерживать высокую скорость передачи информации на больших расстояниях.
Сейчас усилители изготавливают из кварцевого стекла и редкоземельного металла эрбия, что значительно повысило скорость передачи данных за последние 10 лет. Однако они работают только с волнами длиной 1550 нанометров. Новый усилитель с добавлением висмута способен покрывать значительно более широкий диапазон.
Учёные из Института общей физики имени А. М. Прохорова (Москва) и Института химии высокочистых веществ имени Г. Г. Девятых (Нижний Новгород) создали усилитель, заменив эрбий на висмут. Этот элемент способен светиться в ближнем инфракрасном спектре, что идеально подходит для телекоммуникационных нужд.
Основой устройства стал стеклянный стержень, в котором чередуются слои фосфоросиликатного и германосиликатного стекла с висмутом. После создания световодов их протестировали с помощью светодиодного лазера. Результаты показали, что новый усилитель работает в диапазоне 1250-1500 нанометров — это рекордная ширина полосы пропускания в 250 нанометров.
Благодаря этому устройству можно будет передавать в пять раз больше данных, чем через стандартное оптоволокно. — В будущем мы сосредоточимся на улучшении характеристик таких усилителей и их практическом применении, — отметил Андрей Умников, кандидат химических наук и старший научный сотрудник Института химии высокочистых веществ имени Г. Г. Девятых. — Мы планируем создать эффективные лазеры и усилители, которые найдут применение в сетях связи нового поколения.
Результаты исследования опубликованы в Journal of Lightwave Technology.