Forskare vid institutionen för teknisk fysik på Aalto-universitetet har utvecklat en ny metod som kan avsevärt öka dataöverföringskapaciteten i optiska kablar. Med hjälp av unika strukturer, kallade "kvasikristaller", kan information kodas och överföras betydligt effektivare än dagens metoder tillåter.
Dagens samhällstjänster, som internet, är beroende av teknik som överför information via lasrar genom optiska kablar. För att möta den ständigt ökande efterfrågan på dataöverföring krävs allt effektivare kodningsmetoder.
Forskningen, ledd av doktoranderna Kristian Arjas och Jani Taskinen, innebär en ny designmetod som möjliggör skapandet av så kallade ”ljushurrikaner” eller vortekser genom kontroll av ljus och elektromagnetiska fält. Studien har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications.
– Vi skulle kunna sända dessa vortekser genom optiska fiberkablar och dekoda dem vid destinationen. Detta skulle kunna öka överföringskapaciteten med upp till 8–16 gånger jämfört med dagens standard, säger Kristian Arjas i ett pressmeddelande.
Vorteksers potential för datakommunikation
En vorteks är en ljusfenomen som liknar en orkan: en ring av klart ljus omger ett lugnt, mörkt centrum, vilket påminner om orkanens öga. Vorteksens centrum förblir mörkt eftersom ljusets elektriska fält pekar i olika riktningar runt strålens periferi. Vorteksens egenskaper beror på symmetrin hos strukturen som skapar den.
Tidigare forskning har visat att symmetrin hos de strukturer som genererar vortekser påverkar deras utformning. Strukturer organiserade i fyrkantiga mönster skapar en enkel vorteks, medan sexkantiga strukturer skapar en dubbelvorteks. För att generera mer komplexa vortekser krävs strukturer med minst åttakantig symmetri.
Unika former för specifika vortekser
Forskarna har utvecklat en metod för att skapa specifika geometriska former som kan generera nästan vilken typ av vorteks som helst. I praktiken innebär detta att olika symmetriska mönster kan skapa olika typer av ljusvortekser för informationsöverföring.
– I vår forskning undersöker vi förhållandet mellan symmetri och rotation i en vorteks, det vill säga vilka typer av vortekser vi kan skapa med olika symmetrier. Våra kvasikristaller är delvis ordnade och delvis kaotiska, säger professor Päivi Törmä, som leder forskargruppen Quantum Dynamics.
Den nya metoden har potential att revolutionera dataöverföring via optiska kablar genom att möjliggöra fler typer av kodning och betydligt högre kapacitet. Trots lovande resultat i laboratoriet kommer det dröja flera år innan tekniken kan tillämpas i praktiska sammanhang.
Källa: Logistiikka