Un amplificator revoluționar ar putea genera „super lasere” și accelera viteza internetului de zece ori

În era digitală în continuă expansiune, nevoia de tehnologii avansate pentru creșterea performanței comunicațiilor devine critică. Recent, cercetătorii au prezentat un amplificator revoluționar, care promite să transforme radical domeniul optoelectronicii, fiind capabil să genereze „super lasere” extrem de puternice și eficiente. Această inovatie nu doar că își propune să revoluționeze spectrul de aplicații laser, dar și să accelereze viteza Internetului de până la zece ori, deschizând noi perspective pentru comunicații rapide și fiabile la scară globală.

Amplificatoarele laser au rolul de a intensifica fasciculele de lumină. Noul dispozitiv reușește să mărească viteza de transmisie prin extinderea lățimii de bandă, adică a gamei de lungimi de undă pe care le poate folosi pentru a transmite date, scrie Live Science.

Cantitatea de informații generate și transmise crește exponențial în fiecare zi. Datorită serviciilor de streaming, dispozitivelor inteligente și inteligenței artificiale generative, Nokia Bell Labs a estimat în raportul său Global Network Traffic că traficul de date se va dubla până în 2030.

Alexandru Petrescu: Prosperitatea României depinde de competență, încredere și cooperare

12:08

42 dintre cele 43 de agenții ale UE au trecut auditul Curții de Conturi Europene. Institutul pentru Inovare și Tehnologie, singura excepție

10:22

Sistemele actuale de telecomunicații optice transmit date prin impulsuri de lumină laser care circulă prin cabluri de fibră optică, fire subțiri din sticlă. Capacitatea de transmisie depinde de lățimea de bandă a amplificatorului, adică de spectrul de lungimi de undă pe care acesta îl poate amplifica. Pe măsură ce traficul de date crește, lățimea de bandă devine un factor critic.

Majoritatea laserelor utilizate pentru telecomunicațiile moderne, cum ar fi comunicațiile prin internet, necesită un amplificator. Acestea funcționează printr-un proces numit emisie stimulată, care utilizează un foton incident pentru a stimula eliberarea unui alt foton cu aceeași energie și direcție.

Cum funcționează noul amplificator care creează super lasere

Cercetătorii au dezvoltat acum un nou tip de tehnologie laser bazată pe amplificare optică de înaltă eficiență. Rezultatele au fost publicate pe 9 aprilie în revista Nature.

„Amplificatoarele folosite în prezent în sistemele optice au o lățime de bandă de aproximativ 30 nanometri”, a declarat Peter Andrekson, profesor de fotonică la Universitatea Tehnologică Chalmers din Suedia și autor principal al studiului. „Amplificatorul nostru, însă, oferă o lățime de bandă de 300 nanometri, permițând transmiterea a de zece ori mai multe date pe secundă comparativ cu sistemele existente.”

Noul amplificator este realizat din nitrură de siliciu, un material ceramic rezistent la temperaturi ridicate. Acesta utilizează ghiduri de undă în formă de spirală pentru a direcționa eficient impulsurile laser, eliminând astfel anomaliile din semnal. De asemenea, tehnologia a fost miniaturizată, permițând integrarea mai multor amplificatoare pe un singur cip mic.

Cercetătorii au ales ghidurile de undă spiralate în detrimentul altor tipuri de ghiduri de undă, deoarece permit crearea unor trasee optice mai lungi într-o zonă mică. Acest lucru îmbunătățește efecte utile, cum ar fi amestecarea a patru unde, care apare atunci când două sau mai multe frecvențe optice sunt combinate pentru a amplifica ieșirea cu zgomot minim (interferență externă care poate perturba calitatea semnalului).

Deoarece viteza luminii este constantă, lumina laser în sine nu se deplasează mai repede decât cea a laserelor convenționale. Cu toate acestea, lățimea de bandă mai mare permite noului amplificator să transmită de 10 ori mai multe date decât pot transmite laserele convenționale.

Amplificatorul funcționează în prezent pe o gamă de lungimi de undă cuprinse între 1.400 și 1.700 nanometri, în spectrul infraroșu cu undă scurtă. Etapele următoare ale cercetării vor investiga funcționarea sa pe alte lungimi de undă, inclusiv în spectrul luminii vizibile (400-700 nanometri) și în intervalul mai larg al infraroșului (2.000-4.000 nanometri).

Potrivit declarațiilor cercetătorilor, noul amplificator are multiple aplicații potențiale, precum imagistica medicală, holografia, spectroscopia și microscopia. Miniaturizarea tehnologiei ar putea face laserele folosite în aceste domenii mai mici și mai accesibile ca preț.

„Cu mici ajustări ale designului, amplificatorul ar putea susține și amplificarea luminii vizibile și a celei infraroșii”, a adăugat Andrekson. „Aceasta înseamnă că ar putea fi folosit în sisteme laser pentru diagnostic medical, analiză și tratament. O lățime de bandă mare permite analize și imagistică mai precise ale țesuturilor și organelor, facilitând detectarea timpurie a bolilor.”