Календарь новостей

« Июль 2024 »
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
1	2	3	4	5	6	7
8	9	10	11	12	13	14
15	16	17	18	19	20	21
22	23	24	25	26	27	28
29	30	31

Оптический кабель из воздуха

Источник: Physorg

Представьте себе возможность мгновенно провести оптический кабель или волокно в любую точку на земле, или даже в атмосфере. Профессор Университета штата Мэриленд (США) Говард Милчберг уверен, что вскоре это будет возможно. Он опубликовал отчет о работе своей лаборатории по созданию «воздушных волноводов» для усиления световых сигналов, полученных от удаленных источников. Эти воздушные волноводы могут иметь множество применений, в их числе — лазерная связь большой дальности, обнаружение загрязнений в атмосфере, создание топографических карт высокого разрешения и лазерного оружия. Свет обычно теряет интенсивность с увеличением расстояния, и даже лазеры — высоконаправленные лучи, теряют фокус по мере распространения. Волоконно-оптические кабели контролируют световые лучи и направляют их словно по трубе, предотвращая потери интенсивности или фокусировки.

Типичное оптоволокно состоит из прозрачной стеклянной сердцевины, окруженной облицовочным материалом с более низким показателем преломления. Когда свет пытается покинуть сердцевину, он отражается от оболочки и возвращается внутрь. Но твердое оптоволокно нуждается в физической опоре, и его нельзя протянуть в таких местах, как верхние слои атмосферы. Теперь команда профессора Милчберга нашла способ заставить воздух вести себя подобно оптическому кабелю и направлять пучки света на большие расстояния без потери мощности. Воздушный волновод состоит из «стенок» воздуха с низкой плотностью, окружающего «сердцевину» с воздухом более высокой плотности. Стенки имеют более низкий показатель преломления, чем сердцевина — то есть соблюдается принцип работы традиционного оптоволокна.

Сотрудники лаборатории Милчберга, аспиранты Эрик Розенталь и Нихал Джхай, а также исследователь Джаред Вохлстранд испытали воздушный волновод с помощью лазера для создания вспышки. Волновод проводил свет от вспышки к детектору на расстояние около метра. Исследователи собрали достаточно сильный сигнал для анализа химического состава воздуха, в котором произошла вспышка. Сигнал был в 1,5 раза сильнее, чем сигнал, полученный без волновода. Это может показаться небольшим преимуществом, но на расстояниях свыше 100 метров, где неуправляемый сигнал будет сильно ослаблен, усиление может быть значительно больше. Стенки воздушного волновода создаются с помощью очень коротких и очень мощных лазерных импульсов. Лазерный импульс образует в воздухе узкий пучок — нить.

Эти нити нагревают воздух при прохождении сквозь него, в итоге воздух расширяется и образуется узкий нитеобразный след, «трубка» с воздухом низкой плотности и низким показателем преломления. Хотя сама нить действует очень недолго, менее одной триллионной доли секунды, «трубки» существуют уже несколько миллисекунд. Как отмечает профессор Милчберг, для многих приложений миллисекунды — это почти что вечность. Поскольку волноводы настолько долговечны, профессор считает, что один волновод может использоваться и для отправки импульса, и для приема ответного сигнала. Но, перед тем, как эти волноводы начнут применяться на практике, ученым предстоит проверить их работу на расстояниях свыше 50 метров. Если эксперименты будут успешными, воздушные оптические кабели откроют целый мир новых, невероятных ранее возможностей.

Подготовлено по материалам (источник): Physorg
Дата: 26 июля 2014
Другие новости, которые читают вместе с этой: Открыта боковая отталкивающая сила света Физики получили поток антиматерии С помощью комбинирования методов производства электронных устройств достигн ... Ученые сумели преобразовать частоту светового излучения Многослойная полимерная линза по своим свойствам приближается к естественно ... Крупнейший лазер направил тераватты на кончик ядерной иглы