Новости космоса и технологий. » Физика » Высокое давление - ключ к лучшему оптическому волокну

Высокое давление - ключ к лучшему оптическому волокну

Опубликовал: Admin, 20-10-2020, 01:01, Физика, 37, 0

Высокое давление - ключ к лучшему оптическому волокну

Передачу данных по оптоволокну можно значительно улучшить, производя волокна из кварцевого стекла под высоким давлением, сообщают исследователи из Японии и США в журнале npj Вычислительные материалы .

Использование компьютерное моделирование , исследователи из Университета Хоккайдо, Государственного университета Пенсильвании и их коллеги из отрасли теоретически показали, что потеря сигнала из-за кремнезема стекло длина волокна может быть уменьшена более чем на 50 процентов, что может значительно увеличить расстояние, на которое данные могут передаваться без необходимости усиления.

«Улучшение кварцевого стекла, наиболее важного материала для оптической связи, в последние годы застопорилось из-за недостаточного понимания материала на атомном уровне », - говорит доцент Мадока Оно из Исследовательского института электронных наук Университета Хоккайдо. (РИС). «Наши результаты теперь могут помочь в будущих Физических экспериментах И Производственных процессах , Хотя это будет технически сложно».

Оптические волокна революционизировали широкополосную связь на большие расстояния во всем мире. Кабели, несущие всю эту информацию, в основном сделаны из тонких нитей кварцевого стекла, немного толще человеческого волоса. Материал прочный, гибкий и очень хорошо передает информацию в виде света по низкой цене. Но сигнал данных пропадает, прежде чем достигнет своего конечного пункта назначения из-за рассеяния света. Усилители и другие инструменты используются для хранения и передачи информации до того, как она рассыпается, что гарантирует ее успешную доставку. Ученые стремятся уменьшить рассеяние света, называемое рассеянием Рэлея, чтобы ускорить передачу данных и приблизиться к квантовой коммуникации.

Оно и ее сотрудники использовали несколько вычислительных методов, чтобы предсказать, что происходит с атомной структурой кварцевого стекла при высокой температуре и высоком давлении. Они обнаружили большие пустоты между кремнезем атомы образуются, когда стекло нагревается, а затем охлаждается, что называется закалкой под низким давлением. Но когда этот процесс происходит при давлении ниже 4 гигапаскалей (ГПа), большая часть больших пустот исчезает, и стекло приобретает гораздо более однородную решетчатую структуру.

В частности, модели показывают, что стекло претерпевает физическую трансформацию, и меньшие кольца атомов удаляются или «обрезаются», позволяя более крупным кольцам соединяться более тесно. Это помогает уменьшить количество больших пустот и средний размер пустот, которые вызывают рассеяние света, а также снизить потери сигнала более чем на 50 процентов.

Исследователи подозревают, что еще больших улучшений можно добиться, если снизить скорость охлаждения при более высоком давлении. Этот процесс можно также изучить для других типов неорганического стекла с аналогичной структурой. Однако на самом деле изготовление стекловолокна при таком высоком давлении в промышленных масштабах очень сложно.

«Теперь, когда мы знаем идеальное давление, мы надеемся, что это исследование поможет стимулировать разработку устройств для производства Высокого давления , Которые могут производить это сверхпрозрачное Кварцевое стекло », - говорит Оно.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии