Физики создали «оптоволокно» из воздуха

Оптоволоконные кабели помогают передавать цифровой сигнал с минимальными потерями. Их основу составляет стеклянная или пластиковая жила, окруженная оболочкой с меньшим коэффициентом преломления. Такая структура позволяют фотонам двигаться по сердцевине, используя эффект полного внутреннего отражения, и практически не рассеиваться по пути.

Еще несколько лет назад команда профессора Мэрилендского университета Говарда Мильчберга (Howard Milchberg) продемонстрировала технологию, которая помогает создавать аналог оптоволокна прямо из воздуха, применяя специальным образом подготовленные лазерные импульсы. Теперь ученым удалось существенно улучшить производительность такой системы, удлинив «воздушное оптоволокно» до 50 метров. Их статья принята к публикации в журнале Physical Review X.

Для создания невидимого кабеля лазерные лучи проводятся через сложную оптическую систему, придающую им форму бублика. За счет высокой частоты импульсов отдельные «бублики» складываются в длинную, вытянутую полую трубку. Воздух внутри нее сохраняет свою исходную температуру, а в оболочке, сквозь которую проходят лазерные импульсы, разогревается. Благодаря этому коэффициент преломления сердцевины такого «кабеля» оказывается значительно выше, чем в «оболочке», обеспечивая проведение сигнала.

Прежде физикам удавалось лишь продемонстрировать работоспособность этого подхода, получив «воздушное оптоволокно» длиной менее метра. Эффективность его работы не столь велика, как у настоящего кабеля: сигнал на выходе был всего в полтора раза сильнее, чем при простой передаче по воздуху. Однако чем больше дистанция, тем более заметным становится этот выигрыш. Теперь, используя улучшенную оптическую систему и более мощные лазеры, авторы довели этот показатель до 50 метров, что уже вполне подходит для некоторых практических применений.

По словам ученых, дальнейшее увеличение «кабеля» — дело техники, и в ближайшее время они планируют заняться экспериментами с еще более мощными лазерами, которые позволят получить «оптоволокно» длиной порядка километра. Такие невидимые каналы можно использовать, например, для оперативной организации ближней связи или определения химического состава объектов без приближения к ним.