Терабитный предел скорости передачи оптических систем преодолен скрученным лучем

Для увеличения пропускной способности оптического кабеля давно известна технология закручивания световых волн. Смысл в том, что в отличии от понятия поляризации используется другое понятие, орбитальный угловой момент. Поляризация (круговая или плоская), означает ориентацию векторов E и H (электрического и магнитного поля), но при этом электромагнитная волна в плоскости, перпендикулярной направлению луча, всегда имеет одну и ту же фазу. Здесь же, закрученный свет представляет собой не плоский фронт (совокупность волн с одной фазой), а спираль, закрученную вдоль луча. Причем можно варьировать периодом закручивания луча. При этом, в одном луче могут одновременно, не мешая друг другу, распространяться световые волны, закрученные с разным периодом. И это можно использовать для организации параллельных информационных каналов.

Но между можно и практической реализацией, способной претендовать на массовое применение, существует большая разница. И первый шаг к продвижению этой технологии в массы сделали исследователи из Бостонского университета (США), Сиддхарта Рамачандран (Siddharth Ramachandran), вместе с коллегами. Они, при передаче закрученного луча света по оптоволоконному кабелю, достигли рекордного расстояния в 1,1 км. Они применили кабель с переменными показателями преломления света. Он может применяться для передачи, как обычных прямых лучей, так и для закрученных.

Закрученные световые лучи позволяют добиться передачи информации со значительно большей скоростью, чем при использовании традиционных оптоволоконных линий связи. Передаваемые и принимаемые сигналы были идентичны, при этом какие-либо искажения формы сигнала отсутствовали. Прямые и закрученные лучи передавались по кабелю одновременно, но с различной скоростью. Очевидно, что при создании регенераторов, необходимо будет учитывать временные задержки разных траекторий передачи сигнала. В данном эксперименте использовались два варианта закручивания лучей: по часовой и против часовой стрелки.

Исследователи утверждают, что лучи могут быть сформированы десятками различных форм, способными передавать информационный поток по одному кабелю одновременно. Максимальная полученная скорость передачи составила до 1,6 терабита в секунду, что значительно превосходит имеющиеся достижения в оптических линиях связи. Несмотря на то, что подобную технологию для увеличения скорости передачи по оптическим каналам связи можно использовать уже сегодня, есть одна неразрешимая пока проблема.

Отсутствует в промышленных масштабах необходимое оптическое волокно с дифференцированным коэффициентом преломления. До момента массового производства оптических кабелей на основе такого волокна, до обновления всей кабельной инфраструктуры, можно использовать подобные технологии локально, например, для соединения сегментов на серверных фермах, кластеров суперкомпьютеров и т.д. В любом случае, перспективы использования этой технологии просто отличные, вопрос только во времени и стоимости замены имеющихся оптических кабелей.