Revolutionaire Compacte Optische Versterker Belooft Ruisonvrije Ruimte- en Vezelcommunicatie

Onderzoekers aan de Chalmers Universiteit van Technologie hebben een optische versterker ontwikkeld die ze verwachten zal zowel ruimte- als vezelcommunicatie revolutioneren. De nieuwe versterker biedt hoge prestaties, is compact genoeg om te integreren in een chip van slechts millimeters in grootte, en cruciaal, genereert geen overmaat aan ruis.

Optische Communicatie voor Lange Afstanden

Optische communicatie maakt het mogelijk om informatie over zeer lange afstanden te zenden. De technologie is nuttig in een reeks toepassingen, zoals ruimtecommunicatie en in vezeloptische kabels voor internettrafiek.

Met communicatie gebaseerd op licht, in plaats van radiogolven, kunnen we bijvoorbeeld snel hoge-resolutie beelden van Mars sturen. De informatie, gedragen door laserbundels, kan met hoge snelheid gezonden worden van een zender op de planeet naar een ontvanger op aarde of op de maan. Optische communicatie stelt ons ook in staat om het internet over de hele wereld te gebruiken – of het signaal nu overgedragen wordt in optische vezelkabels onder de zeebodem of draadloos.

Probleem: Versterkers Voegen Ruis Toe

Omdat het licht – dat de informatie tussen twee verafgelegen punten draagt – kracht verliest langs de weg, is een groot aantal optische versterkers nodig. Zonder versterkers zou tot 99 procent van het signaal in een optische vezelkabel binnen 100 kilometer verdwijnen.

Een bekend probleem in optische communicatie is echter dat deze versterkers overmaat aan ruis toevoegen die de kwaliteit van het signaal dat je wilt zenden of ontvangen aanzienlijk vermindert. De lichtversterking in het Chalmers-project is gebaseerd op een principe bekend als het Kerr-effect, wat tot nu toe de enige bekende benadering is die licht versterkt zonder significante overmaat ruis te veroorzaken. Het principe is eerder gedemonstreerd, maar nooit in zo'n compact formaat – eerdere versies waren te groot om nuttig te zijn. De nieuwe versterker past in een kleine chip van slechts een paar millimeters in grootte, vergeleken met eerdere versterkers die duizenden keren groter zijn geweest.

Voordelen: Continue Wave Operatie en Kosteneffectiviteit

Daarnaast bieden de nieuwe versterkers een prestatieniveau dat hoog genoeg is dat ze meer spaarzaam geplaatst kunnen worden, wat ze een meer kosteneffectieve optie maakt. Ze werken ook in een continuous wave (CW) operatie in plaats van alleen een gepulste operatie.

"Wat we hier demonstreren vertegenwoordigt de eerste CW-operatie met een extrem lage ruis in een compacte geïntegreerde chip. Dit biedt een realistische kans voor praktisch gebruik in een verscheidenheid aan toepassingen. Aangezien het mogelijk is om de versterker in heel kleine modules te integreren, kun je goedkopere oplossingen met veel betere prestaties krijgen, wat dit op de lange termijn heel interessant maakt voor commerciële spelers," zei professor Peter Andrekson. "Het kan veel praktische gebruiken hebben, niet alleen in communicatie, maar in gebieden inclusief quantumcomputers, diverse sensornsystemen, en in metrologie bij het maken van atmosferische metingen van satellieten voor aardobservatie."