Новые функции волоконно-оптического кабеля | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW | 17.02.2012
  1. Inhalt
  2. Navigation
  3. Weitere Inhalte
  4. Metanavigation
  5. Suche
  6. Choose from 30 Languages
Реклама

Наука

Новые функции волоконно-оптического кабеля

До сих пор волоконно-оптический кабель был пассивным элементом телекоммуникационных сетей. Впредь оптическое волокно будет и проводить, и обрабатывать сигнал.

Rot leuchtende Glasfaserkabel sind am Donnerstag (24.11.2011) am Rande einer Fachtagung für die Breitbandversorgung in Norddeutschland in Zarrentin in einem Demonstrationsaufbau für häusliche Glasfasernetze zu sehen. Für norddeutsche Dörfer mit langsamen Internetzugang will der erste Glasfaser-Tag Mecklenburg-Vorpommerns und Schleswig-Holsteins nach Wegen auf die Datenautobahn suchen. Foto: Jens Büttner dpa/lmv +++(c) dpa - Bildfunk+++ dpa 28335098

Волоконная оптика - основа современных телекоммуникационных сетей

В основе современных телекоммуникационных сетей лежат преимущественно волоконно-оптические кабели. Суммарная протяженность уже проложенных кабелей на сегодняшний день превышает миллиард километров, и эта цифра стремительно растет из месяца в месяц. Именно такие кабели и обеспечивают высокоскоростную транспортировку по всему миру информационных пакетов в форме световых импульсов. До сих пор волоконно-оптические кабели были сугубо пассивными элементами, образуя что-то вроде трубопровода, по которому проносятся пакеты данных. Теперь британские ученые намерены кардинально изменить эту концепцию.

Пьер Сацио (Pier Sazio), научный сотрудник Исследовательского центра оптоэлектроники при Саутгемптонском университете, раскрывает суть исследования: "Пока оптическое волокно служило лишь в качестве световода, для транспортировки фотонов. В статье, опубликованной в научном журнале Nature Photonics, мы предлагаем сделать следующий шаг - превратить оптическое волокно из пассивного элемента в активный". Используя новые технологии, ученые намерены придать волоконно-оптическим кабелям новые функции, например, способность воспринимать информацию, закодированную в световых импульсах.

Оптоэлектронные преобразователи тормозят сигнал

Сегодня демодуляцию, синхронизацию и обработку данных в волоконно-оптической сети осуществляют расположенные в ее узлах особые устройства - оптоэлектронные микросхемы. Проблема в том, что именно эти устройства-преобразователи являются узким местом на высокоскоростных оптических линиях передачи данных, тормозом на пути информационных пакетов. Ведь обработка и распределение информации происходит не в оптическом, а в электрическом виде, поэтому поступающие световые импульсы приходится сначала преобразовывать в электрические сигналы, а затем, прежде чем отправить их дальше, снова трансформировать в световые импульсы.

Естественно, на эти процессы уходит немало драгоценного времени. Британские исследователи решили попытаться интегрировать в волоконно-оптические кабели те функции, которые пока выполняют оптоэлектронные микросхемы. Это позволило бы световым импульсам не покидать световод на всем протяжении своего пути от пункта отправления до пункта назначения.

Волоконно-оптический кабель с капиллярами

Конечная цель ученых - создание чисто оптической телекоммуникационной сети. Вместе с американским химиком Джоном Баддингом (John Badding), профессором университета штата Пенсильвания, Пьеру Сацио удалось получить такое оптоэлектронное волокно.

"Обычный волоконно-оптический кабель состоит из прозрачной сердцевины и окружающей ее оболочки, тоже прозрачной. Но показатель преломления сердцевины чуть-чуть выше показателя преломления оболочки. И этим обеспечивается полное внутреннее отражение светового импульса. Мы в нашем центре в Саутгемптоне работаем над созданием волокон с совершенно иной структурой. У них сердцевина состоит из множества наполненных воздухом полых трубочек-капилляров, что придает им особые оптические свойства. А если нанести изнутри на стенки этих капилляров тончайшее покрытие из полупроводникового материала, то они обретут еще и особые электронные свойства", - говорит Пьер Сацио.

Британские исследователи прокачивали сквозь капилляры под высоким давлением газы, содержащие соединения кремния, германия, бора и платины. Все эти соединения широко применяются сегодня в производстве полупроводниковых микросхем.

Дешевая и перспективная технология

Но если там оседание тончайших полупроводниковых пленок происходит на плоскую кремниевую пластину, то здесь пленка формируется на внутренних стенках капилляров оптического волокна. Пьер Сацио поясняет: "Нам не нужны монокристаллические подложки, не нужна фотолитография и прочие дорогие технологии, требующие высокочистых помещений. Мы все это делаем непосредственно внутри световода".

В результате в оптическом волокне образуются транзисторы и фотодиоды, способные конкурировать с электроникой на базе микропроцессоров. Это открывает перспективу создания световодов, которые могли бы, так сказать, "на лету" преобразовывать оптические импульсы в электрические сигналы и считывать их. "Простые полупроводниковые элементы, которые нам удалось создать, демонстрируют огромный потенциал этой технологии, - убежден Пьер Сацио. - Наш метод позволяет интегрировать в волоконно-оптические кабели высокоточные электронные компоненты, в принципе, любой сложности. Над этим мы сегодня и работаем: пытаемся создать преобразователи, способные осуществлять обработку светового сигнала в полном объеме, выполнять весь набор стандартных операций".

Пока, правда, все это относится к категории фундаментальных исследований. Но оптоэлектроника развивается сегодня поистине стремительными темпами, так что очень скоро дело может дойти и до прикладных проектов.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Татьяна Вайнман