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  • 圣安德鲁斯大学新研究或将彻底改变光纤通信技术

    作者:实验帮译 来源:phys.org 时间:2019-03-14 08:50 阅读:218 [投稿]
    圣安德鲁斯大学的一个研究小组已经开发出一种低成本、高灵敏度的装置,能够以前所未有的精度测量光的波长。

    圣安德鲁斯大学的一个研究小组在激光测量方面取得了突破,这将彻底改变光纤通信的未来。这项发表在近日《光学快报Optics Letters》杂志上,新研究表明科学家研究小组已经开发出一种低成本、高灵敏度的装置,能够以前所未有的精度测量光的波长。

    波长计的发展将促进光学和量子传感技术,提高下一代传感器的性能和光纤通信网络的信息承载能力。在物理学和天文学学院的基尚·多拉基亚教授的带领下,研究小组将激光通过一小段人类头发的宽度的光纤材料,将光线散射成一种称为“斑点”的颗粒状图案。

    这种模式被称为故障模拟电视上的模糊“雪”。通常情况下,科学家和工程师都会努力消除或最小化其影响。然而,散斑图案的形状随激光波长(或颜色)的变化而变化,并且可以在数码相机上记录下来。


    上图中一支笔大小的激光器发出的光通过橙色的光纤,记录在相机上。波长计产生的散斑图案显示在电脑屏幕上。

    光可以被认为是一种波。波的重复周期,即波长,对于所有使用光的研究都是至关重要的。研究小组使用这种方法以一个阿托计的精度测量波长。这大约是单个电子大小的千分之一,比以前证明的精确100倍。而测量激光波长的微小变化相当于测量足球场的长度,其精度相当于一个原子的大小。

    在许多科学领域中,都使用波长计来识别光的波长。所有的原子和分子都以非常精确的激光波长吸收光,因此,在不同的领域,从单个原子的冷却到比外层空间更冷的温度,再到生物和化学样品的鉴定,以高分辨率识别和操纵波长的能力非常重要。区分不同波长的光的能力还允许通过光纤通信网络通过编码不同波长的数据通道发送更多信息。

    传统的波长计使用精密的高精度光学元件来分析波长的变化。在大多数日常研究中使用的最便宜的仪器花费数万英镑。相比之下,圣安德鲁斯波长计只有20厘米长的光纤和一台照相机。将来它可能会变得更小。

    Kishan Dholakia博士解释说:“在家里可以很容易地演示波长计的原理。如果你把激光笔照在粗糙的表面上,比如油漆过的墙壁,或者通过半透明的材料,比如磨砂过的鞍状物,激光就会被扰乱成颗粒状的斑点图案。如果你移动激光,或者改变它的任何属性,你看到的确切图案将会发生巨大的变化。正是这种对变化的敏感度使斑点成为测量波长的好选择。”

    物理学家同时也是天文学学院的Graham Bruce博士,他是论文的主要作者,他说:“目前在英国和世界各地都有大量的投资,用于开发新一代的光学和量子技术,这将使我们测量周围世界的方式、我们交流的方式和我们的技术发生革命性的变化。他是我们保护数字信息的方式。激光以及我们测量和控制其特性的方法是这一发展的核心,我们相信我们测量波长的方法将发挥重要作用。”

    在未来,研究小组希望展示量子技术在空间和地球上的应用,并以一种新的、廉价的方式测量生物医学研究中的光散射。

    原文来源:https://phys.org/news/2019-03-revolutionise-fiber-optic.html 

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