ในขณะที่ความต้องการในการรับส่งข้อมูลของโลกเพิ่มมากขึ้น วิธีการที่จัดตั้งขึ้นในการส่งสัญญาณแบบอิสระพร้อมกันหลายๆ สัญญาณลงใยแก้วนำแสงเส้นเดียว ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่ามัลติเพล็กซ์กำลังล้าหลัง ในสัปดาห์นี้ นักวิจัยของสหรัฐฯ รายงานความคืบหน้าเกี่ยวกับวิธีการมัลติเพล็กซ์ทางเลือกที่สามารถเพิ่มขีดความสามารถของเครือข่ายใยแก้วนำแสงที่มีอยู่อย่างมากมาย
เทคนิค
ของพวกเขาอาศัยการควบคุมโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจร (OAM) ของแสงโดยใช้ไมโครเลเซอร์ที่ใช้ชิป ในเอกสารแยกต่างหาก พวกเขายังแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าพวกเขาสามารถตรวจจับ OAM ของแสงที่ “บิดเบี้ยว” นี้ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เอกสารทั้งสองร่วมกันถือเป็นก้าวสำคัญสู่ OAM
มัลติเพล็กซิ่งในการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก และอาจมีความเกี่ยวข้องกับการสื่อสารด้วยควอนตัม
โฟตอนสามารถนำพาโมเมนตัมเชิงมุมได้สองแบบ ประการแรกคือโมเมนตัมเชิงมุมของสปิน (SAM) ซึ่งเกิดขึ้นจากการหมุนของโพลาไรเซชันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของแสงในขณะที่
คลื่นแพร่กระจาย สัญญาณแยกสามารถเข้ารหัสได้ในสถานะโพลาไรเซชันเหล่านี้ และในขณะที่ “โพลาไรเซชันการแบ่งมัลติเพล็กซิ่ง” ดังกล่าวประสบปัญหาทางเทคนิค แต่ก็พบการใช้งานเชิงพาณิชย์เฉพาะกลุ่มและหลายบริษัทกำลังพัฒนาต่อไป อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโฟตอนมีสถานะโพลาไรเซชัน
แบบมุมฉากเพียงสองสถานะ การมัลติเพล็กซ์ประเภทนี้จึงสามารถเพิ่มความจุของใยแก้วนำแสงได้เป็นสองเท่า โมเมนตัมเชิงมุมประเภทอื่น เกิดขึ้นเมื่อหน้าคลื่นม้วนตัวรอบแกนการแพร่กระจายเหมือนเกลียวพาสต้า OAM ถูกกำหนดเป็นปริมาณ หน้าคลื่นจะต้องปรากฏเหมือนกันหลังจากแต่ละช่วง
ความยาวคลื่นเต็ม แต่ไม่ จำกัดว่า จะมีขนาดเท่าใด ยังดีกว่า แต่ละสถานะ OAM ตั้งฉากกับสถานะอื่น ตามหลักการแล้ว หมายความว่าใยแก้วนำแสงทุกเส้นสามารถส่งสัญญาณจำนวนไม่จำกัดที่แต่ละความยาวคลื่นโดยไม่มีสัญญาณรบกวน นั่นคือทฤษฎี ในทางปฏิบัติ สถานะของแสงที่มีค่า OAM
สูงถึง
100 ถูกสร้างขึ้น แต่การควบคุมแสงนั้นต้องการการจัดการส่วนประกอบออปติคัลทางกายภาพในลักษณะที่ไม่สามารถทำได้ในระบบส่งข้อมูลที่ใช้งานได้ กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มจึงได้พัฒนาวิธีการปรับ OAM ของแสงเลเซอร์ก่อนที่จะถูกปล่อยออกมา อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้เผชิญกับข้อจำกัด
วิศวกรออพติกแห่งมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย สหรัฐอเมริกา กล่าว “คุณต้องการแสงเลเซอร์จากภายนอกเพื่อป้อนแสงเข้าไป” เขาอธิบาย ที่แย่กว่านั้น OAM ของแสงไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยตัวตรวจจับแบบโฟโตดีเอเตอร์แบบดั้งเดิม lวิศวกรออปติคัลและเพื่อนร่วมงานของ Feng ที่เพนซิลเวเนียกล่าวว่า
“ในแง่ของ OAM ข้อมูลทั้งหมดจะอยู่ในช่วงของคลื่น” “โดยทั่วไปแล้วเครื่องตรวจจับทั้งหมดจะนับจำนวนโฟตอนที่กระทบกับวัสดุ ณ จุดนั้นและสร้างกระแสแสงตามนั้น ข้อมูลในเฟสหายไป” การควบคุมโมเมนตัมนักวิจัยในเพนซิลเวเนียและเพื่อนร่วมงานในสถาบันอื่น ๆ ได้เผยแพร่เอกสารแบบซึ่งนำเสนอ
วิธีการเอาชนะอุปสรรคเหล่านี้ เอกสารฉบับแรกสร้างขึ้นจากผลงานของกลุ่มของ ที่มหาวิทยาลัยบัฟฟาโล สหรัฐอเมริกา ในปี 2559 ซึ่งเขาและสมาชิกในห้องปฏิบัติการของเขาแยกโหมด เดียว (ตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา) แบบวงกลมขนาดไมโครเมตร ช่องเลเซอร์ ความก้าวหน้านี้
หมายความว่า
แสงที่ส่งออกของเลเซอร์จะเดินทางในทิศทางเดียวและถูกปล่อยออกมาด้วย OAM ที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำ ในงานล่าสุด นักวิจัยแสดงวิธีสลับเลเซอร์ที่คล้ายกันระหว่างโหมด OAM ต่างๆ การเพิ่ม “แขนควบคุม” ด้วยกล้องจุลทรรศน์สองตัวรอบๆ ช่องทำให้สามารถควบคุม SAM
ของโฟตอนได้ และด้วยเหตุนี้จึงเลือกโหมด chiral ซึ่งถูกล็อคไว้กับ SAM การปรับเปลี่ยนโพรงด้วยชุด “เฟืองฟัน” ทำให้สามารถเปลี่ยน SAM เป็น OAM ได้ ดังนั้นพวกเขาจึงสามารถเพิ่ม OAM ของแสงได้มากขึ้นโดยการฉีด SAM เพิ่มเติมจากแขนควบคุมและใช้ข้อกำหนดในการรักษาโมเมนตัมเชิงมุมทั้งหมด
(ผลรวมของ OAM และ SAM)ผลลัพธ์ที่ได้คือเลเซอร์ขนาดไมโครเมตรที่สามารถสลับระหว่างสถานะ OAM ที่มีความบริสุทธิ์สูงไดนามิกได้ทุกที่ตั้งแต่ +2 ถึง -2 – อาจมีหน่วยเป็นพิโควินาที – โดยไม่ต้องเปลี่ยนความยาวคลื่นเอาต์พุตจาก 1493 นาโนเมตรที่เป็นมิตรต่อโทรคมนาคม
สำหรับการทดลองเหล่านี้ นักวิจัยได้ปั๊มไมโครเลเซอร์ด้วยเลเซอร์ขนาด 1,064 นาโนเมตร แต่ Feng ผู้เขียนอาวุโสของงานนี้กล่าวว่าไม่จำเป็น “สำหรับการใช้งานจริง โดยหลักการแล้ว เราสามารถเปลี่ยนการสูบน้ำด้วยแสงเป็นการสูบน้ำด้วยไฟฟ้าได้” เขากล่าว
การตรวจจับที่ไม่ใช่เฉพาะที่ ในเอกสารฉบับที่สอง และเพื่อนร่วมงานระบุ “ผลโฟโตกัลวานิกในวงโคจร” ซึ่งแสงสามารถถ่ายโอน OAM และพลังงานไปยังอิเล็กตรอนได้พร้อมกัน สิ่งสำคัญอย่างยิ่ง อธิบายว่าการตรวจจับ OAM จะต้องไม่ใช่แบบท้องถิ่น หมายความว่าสามารถทำได้
โดยการเปรียบเทียบค่าที่ตำแหน่งต่างๆ หลายแห่งเท่านั้น “ในการตรวจจับเฉพาะที่ คุณจะวัดกระแสโฟโตที่สอดคล้องกันโดยอิงจากความเข้ม ณ จุดนั้น” เขากล่าว “ด้วยแสง OAM ข้อมูลที่เกี่ยวข้องทั้งหมดอยู่ในเฟสเพราะแสงหมุนไปรอบ ๆ” ข้อมูลนี้ไม่สามารถตรวจจับได้ที่จุดใดจุดหนึ่ง
แต่ข้อมูลนี้มีอยู่ในเกรเดียนต์ของสนามไฟฟ้า ดังนั้นจึงสามารถสร้างกระแสแสงได้และเพื่อนร่วมงานจึงได้ออกแบบและสร้างเครื่องตรวจจับที่ใช้อิเล็กโทรดรูปตัว U ที่ทำจากทังสเตนไดเทลลูไรด์ ซึ่งเป็นวัสดุประเภทพิเศษที่เรียกว่าเพื่อรับกระแสแสงนี้ “เราต้องคิดรูปทรงเรขาคณิตของอุปกรณ์ที่น่าสนใจมาก
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
