Высокое давление поможет улучшить характеристики оптического волокна

Используя компьютерное моделирование, исследователи из университета Хоккайдо и Государственного университета Пенсильвании, доказали, что теоретически потери сигнала в волокнах из кварцевого стекла могут быть уменьшены более чем на 50%. Это позволит значительно увеличить расстояние, на которое могут передаваться данные без необходимости в усилении сигнала.

"Улучшение кварцевого стекла, наиболее важного материала для оптической связи, в последние годы застопорилось из-за недостаточного понимания материала на атомном уровне, – сказала доцент Мадока Оно (Madoka Ono) из Исследовательского института электронных наук (RIES) Университета Хоккайдо. – Наши результаты могут помочь в будущих физических экспериментах и ​​производственных процессах, хотя технически это будет сложно".

Волоконно-оптические линии связи произвели революцию в широкополосной передаче данных на большие расстояния по всему миру, но сигнал, передаваемый в таких линиях подвержен рэлеевскому рассеянию света, причиной которого являются неоднородности в структуре волокна.

Ученые использовали несколько вычислительных методов и предсказали, что будет происходить с атомной структурой кремниевого волокна при высоких температурах и давлении. Они обнаружили, что большие пустоты в атомной структуре образуются, когда волокно нагревается, а затем остужается при низком давлении. Этот процесс называется закалкой. Когда этот процесс происходит при давлении около 4 гигапаскалей (ГПа), то большинство таких пустот пропадает и стекло приобретает более однородную решетчатую структуру.

Пустоты в кварцевом стекле (желтые), ответственные за рассеяние света и ухудшение сигналов, становятся намного меньше, когда стекло закаливается при более высоком давлении

Исследователи предполагают, что более лучших результатов можно добиться, если снизить скорость охлаждения при более высоком давлении. Этот процесс можно также изучить и для других типов неорганического стекла с аналогичной структурой. Однако на практике 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 нового оборудования для производства при высоком давлении сверхпрозрачных оптических волокон", говорит Мадока Оно.

29.10.2020

Высокое давление поможет улучшить характеристики оптического волокна

По материалам HOKKAIDO

Заявка на звонок

В форме есть ошибки

Мы перезвоним Вам с 9:00 до 18:00 по Москве

Исправление ошибки

Спасибо за помощь в контроле качества нашего ресурса!