ساخت فیبر نوری که اطلاعات را پس از خم شدگی ایمن نگه می‌دارد

به گزارش روز شنبه گروه علم و آموزش ایرنا، فیبرهای نوری ستون فقرات شبکه‌های اطلاعاتی مدرن هستند. از ارتباطات دوربرد از طریق اینترنت گرفته تا انتقال اطلاعات با سرعت بالا در مراکز داده و بورس اوراق بهادار، فیبر نوری در دنیای جهانی شده ما حیاتی است.

با این حال، شبکه‌های فیبر از نظر ساختاری بی‌نقص نیستند و در صورت بروز مشکل، انتقال اطلاعات به خطر می‌افتد. برای رفع این مشکل، فیزیکدانان دانشگاه باث در انگلیس نوع جدیدی از فیبر طراحی کردند که برای افزایش استحکام شبکه‌ها طراحی شده است. این استحکام می‌تواند به ویژه در عصر آینده شبکه‌های کوانتومی مهم باشد.

این تیم فیبرهای نوری، یعنی کانال‌های شیشه‌ای انعطاف‌پذیری که اطلاعات از طریق آن‌ها ارسال می شود، را ساخته‌اند که می‌توانند با استفاده از ریاضیات توپولوژی از نور یا در واقع حامل اطلاعات، محافظت کنند. بهتر از همه، این فیبرهای اصلاح شده به راحتی مقیاس‌پذیر هستند، به این معنی که ساختار هر فیبر را می‌توان در طول هزاران کیلومتر حفظ کرد.

براساس گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، نتایج این پروژه در نشریه Science Advances منتشر شده است.

در ساده‌ترین حالت، فیبر نوری که معمولاً دارای قطر ۱۲۵ میکرومتر (مشابه تارهای ضخیم مو) است، شامل هسته‌ای از شیشه جامد است که با روکشی احاطه شده است. نور از میان هسته عبور می‌کند، جایی که گویی از آینه منعکس می‌شود.

با این حال، مسیری که فیبر نوری هنگام عبور طی می‌کند، به ندرت مستقیم و بدون مزاحمت است در این مسیر چرخش‌ها، حلقه‌ها و خم‌ها عادی هستند. اعوجاج در فیبر می‌تواند باعث کاهش حجم اطلاعات در هنگام حرکت بین فرستنده و گیرنده شود.

برای طراحی این فیبر جدید، این تیم از توپولوژی استفاده کرد، که مطالعه ریاضی کمیت‌هایی است که باوجود اعوجاج‌های مداوم در هندسه بدون تغییر باقی می‌مانند. اصول آن در حال حاضر در بسیاری از زمینه‌های تحقیقات فیزیک اعمال می‌شود. با اتصال پدیده‌های فیزیکی به اعداد، می‌توان از اثرات مخرب یک محیط بی نظم جلوگیری کرد.

فیبر طراحی شده توسط محققان این پروژه، ایده‌های توپولوژیکی را با گنجاندن چندین هسته هدایت کننده نور در یک فیبر که به صورت مارپیچی به هم متصل شده‌اند، را به کار می گیرد. نور می‌تواند بین این هسته‌ها بپرد اما به لطف طراحی توپولوژیکی در لبه محبوس می‌شود. این حالت‌های لبه در برابر بی نظمی در ساختار محافظت می‌شوند.

دکتر آنتون سوسلوف فیزیکدان دانشگاه باعث در انگلیس گفت: با استفاده از این فیبر نور کمتر تحت تأثیر اختلالات محیطی قرار می‌گیرد.

با استفاده از فیبرهای نوری با طراحی توپولوژیکی، محققان ابزارهایی برای جلوگیری از اثرات تخریب سیگنال با ساختن سیستم‌های فوتونیک ذاتاً قوی خواهند داشت.