Une nouvelle fibre optique creuse réduit considérablement le « bruit » interférant les signaux qu'il transmet comparé aux fibres unimodales maintenant très utilisées, chercheurs à l'université du rapport de Rochester.
La fibre anti-résonnante de creux-noyau, créée par des chercheurs à l'université de la Floride centrale, produit mille fois moins « bruit » — et les niveaux les plus bas jamais enregistrés de l'interférence causée par des phonons acoustiques résultant du verre dans la fibre aux températures ambiantes.
Pour documenter ceci, les chercheurs dans le laboratoire de William Renninger, assistant de l'optique, ont développé une technique de mesure extrêmement sensible. Leurs résultats sont rapportés dans un document édité dans APL Photonics.
« C'est une fibre très précieuse, et en dépit de beaucoup d'intérêt dans lui par des chercheurs et quelques sociétés, personne n'avait vraiment étudié le comportement des phonons soutenus par la structure, et dans quelle mesure elle a réduit réellement “le bruit,” « dit Renninger, un expert en matière d'optique non linéaire expérimentale et théorique.
Les résultats du laboratoire démontrent d'une manière concluante que la fibre est « une plate-forme prometteuse pour des demandes à faible bruit, comme des télécommunications de traitement de l'information et optiques de quantum, » écrit l'auteur important Arjun Iyer, un associé licencié de recherches dans le laboratoire de Renninger.
Une réponse unique “bruit”
Le « bruit » se rapporte à n'importe quelle perturbation qui masque ou perturbe un signal envoyé par la lumière par une fibre optique. Une telle perturbation est provoquée par des phonons — ondes acoustiques ou sonores quantifiées qui se produisent aux niveaux atomiques et subatomiques, dans ce cas dans le verre d'une fibre optique.
Les phonons causent un faisceau de lumière « dispersion » outre des ondes acoustiques, créant des poutres d'éclat de différentes fréquences, ou des couleurs, lesquelles peut interférer, et réduisent l'énergie de, la poutre principale. Tandis que quelques formes de dispersion peuvent être utiles pour des applications spécifiques, elle interfère des applications de quantum et même des télécommunications optiques de base.
Le bruit peut être réduit en refroidissant les fibres à extrêmement - les basses, cryogéniques températures, mais c'est « très chère et compliquée, » Renninger indique. Une autre approche est d'essayer d'employer des algorithmes correcteurs d'erreurs compliqués pour corriger pour le bruit.
La fibre anti-résonnante de creux-noyau, cependant, représente une solution simple qui fonctionne même aux températures ambiantes. Créé par le co-auteur Rodrigo Amezcua Correa et d'autres chercheurs à CREOL, l'université de l'optique et Photonics à l'université de la Floride centrale, la fibre comporte une disposition unique de sept capillaires creux disposés autour d'un noyau creux à l'intérieur de la fibre.
Ceci a comme conséquence le chevauchement minimal entre la couche externe de la fibre de verre et la lumière voyageant par le noyau, éliminant l'interférence des phonons acoustiques émanant du verre.
Les essais par le laboratoire de Renninger ont prouvé que la disposition est 10 fois plus efficace à réduire le bruit que d'autres conceptions creuses de fibre. « Le peu de bruit qui est laissé est provoqué par les ondes acoustiques dans le ciel à l'intérieur de la fibre, ainsi si vous deviez évacuer l'air que ce serait encore 100 fois plus efficace, » Renninger dit. « Vous auriez incroyablement à faible bruit. »
« Si le destin du monde dépendait de réduire le bruit acoustique dans les fibres optiques, c'est celui que vous voudriez employer. »
Référence : « Brillouin très réduit dispersant dans les fibres anti-résonnantes de creux-noyau » par Arjun Iyer, Wendao Xu, J. Enrique Antonio-Lopez, Rodrigo Amezcua Correa et William H. Renninger, le 18 septembre 2020, APL Photonics.
DOI : 10.1063/5.0017796
L'étude a été soutenue avec le placement du bureau de recherches d'armée et de la récompense de CARRIÈRE du National Science Foundation de Renninger.
D'autres co-auteurs sont Wendao Xu, un associé licencié de recherches dans le laboratoire de Renninger, et Enrique Antonio-Lopez, un scientifique de recherches à CREOL.