Исследователи из Института общей физики РАН и Института химии высокочистых веществ РАН смогли в 5 раз увеличить скорость передачи данных по оптоволоконному кабелю. Основой для разработки стало использование висмута — постпереходного металла — в усилителях сигнала, применяемых для повышения эффективности оптоволокна. Результаты исследования опубликованы в Journal of Lightwave Technology.
Основой для современных линий связи являются оптоволоконные кабели, которые обеспечивают передачу информации на большие расстояния. Для минимизации потерь кабели используются в паре с усилителями сигнала, которые изготавливаются из кварцевого стекла и эрбия, одного из видов редкоземельных металлов. Однако у таких усилителей есть ограничения: они работают с сигналами, длина которых составляет 1550 нанометров, в то время как для работы с большими массивами информации требуются устройства с гораздо большим диапазоном.
Ученые из Института общей физики РАН и Института химии высокочистых веществ РАН попытались обойти это ограничение, заменив эрбий в составе устройства на висмут — блестящий серебристый металл с розоватым оттенком, который способен светиться в ближнем инфракрасном спектре, покрывающим диапазон работы телекоммуникационных линий связи.
Авторы создали «сердцевину» из диоксида кремния (особо чистого стекла) и заполнили ее слоями фосфоросиликатного и германосиликатного стекла с висмутом: в первом случае это была смесь висмута с оксидом кремния и фосфором, а во втором — смесь висмута с оксидом кремния и германием. Затем ученые сплавили трубку со слоями стекла в стеклянный стержень. Полученные структуры вытянули в световоды, которые послужили основой для создания усилителей.
На стадии испытаний ученые пропускали излучение светодиодного лазера через оптоволоконный кабель, оснащенный усилителем нового типа. Оказалось, что оптоволоконный кабель с таким усилителем способен передавать в 5 раз больше данных в секунду, чем по стандартному оптоволокну.
«В будущем наши основные усилия будут направлены на детальное исследование таких усилителей и, соответственно, дальнейшее улучшение характеристик современных оптоволоконных кабелей. Основной акцент мы сделаем на практическом применении подобного типа устройств. Мы хотим создать эффективные лазеры и усилители в широком диапазоне длин волн, чтобы их можно было использовать в сетях связи нового поколения», — цитирует Российский научный фонд кандидата химических наук Андрея Умникова.
