Banebrydende ny teknologi kan muliggøre 100 gange hurtigere internet ved at udnytte snoede lysstråler

Bredbånds fiberoptik indeholder oplysninger om lyspulser, ved lysets hastighed, gennem optiske fibre. Men måden lyset er kodet i den ene ende og behandlet i den anden, påvirker datahastigheder.

Denne verdens første nanofotoniske enhed, lige afsløret i Naturkommunikation , koder for flere data og behandler dem meget hurtigere end konventionel fiberoptik ved hjælp af en særlig form for 'snoet' lys.

Dr. Haoran Ren fra RMIT's School of Science, der var medlederforfatter til papiret, sagde den lille nanofotoniske enhed, de har bygget til at læse snoet lys, er den manglende nøgle, der kræves for at låse superhurtigt op, ultra-bredbåndskommunikation.

"Dagens optiske kommunikation er på vej mod en 'kapacitetsnedbrud', da de ikke kan følge med de stadig større krav fra Big Data, "Sagde Ren.

"Det er lykkedes os at overføre data nøjagtigt via lys med sin højeste kapacitet på en måde, der gør det muligt for os at øge vores båndbredde massivt."

Nuværende state-of-the-art fiberoptisk kommunikation, ligesom dem, der bruges i Australiens National Broadband Network (NBN), brug kun en brøkdel af lysets faktiske kapacitet ved at transportere data om farvespektret.

Nye bredbåndsteknologier under udvikling bruger svingningen, eller form, af lysbølger til at kode data, øge båndbredden ved også at gøre brug af det lys, vi ikke kan se.

Denne nyeste teknologi, på forkant med optisk kommunikation, bærer data om lysbølger, der er blevet snoet til en spiral for at øge deres kapacitet yderligere. Dette er kendt som lys i en tilstand af orbital vinkelmoment, eller OAM.

I 2016 offentliggjorde den samme gruppe fra RMIT's Laboratory of Artificial-Intelligence Nanophotonics (LAIN) et forstyrrende forskningsartikel i Science journal, der beskrev, hvordan de havde formået at afkode et lille område af dette snoede lys på en nanofotonisk chip. Men teknologi til at detektere en lang række OAM -lys til optisk kommunikation var stadig ikke levedygtig, indtil nu.

"Vores miniature OAM nano-elektroniske detektor er designet til at adskille forskellige OAM-lystilstande i en kontinuerlig rækkefølge og til at afkode den information, der bæres af snoet lys, "Sagde Ren.

"For at gøre dette tidligere ville det kræve en maskine på størrelse med et bord, hvilket er fuldstændig upraktisk for telekommunikation. Ved at bruge ultratynde topologiske nanosheets, der måler en brøkdel af en millimeter, vores opfindelse gør dette job bedre og passer på enden af ​​en optisk fiber. "

LAIN-direktør og associeret vicekansler for forskningsinnovation og iværksætteri hos RMIT, Professor Min Gu, sagde, at de materialer, der blev brugt i enheden, var kompatible med siliciumbaserede materialer, der bruges i de fleste teknologier, gør det let at skalere op til industrielle applikationer.

"Vores OAM nano-elektroniske detektor er som et 'øje', der kan 'se' information båret af snoet lys og afkode det for at blive forstået af elektronik. Denne teknologis høje ydeevne, lave omkostninger og lille størrelse gør det til en levedygtig applikation til den næste generation af bredbåndsoptisk kommunikation, " han sagde.

"Det passer til omfanget af eksisterende fiberteknologi og kan anvendes til at øge båndbredden, eller muligvis behandlingshastigheden, af den fiber med over 100 gange inden for de næste par år. Denne lette skalerbarhed og den massive indvirkning, den vil have på telekommunikation, er det, der er så spændende. "

Gu sagde, at detektoren også kan bruges til at modtage kvanteinformation sendt via vridende lys, hvilket betyder, at den kan have applikationer inden for en lang række banebrydende kvantekommunikationer og kvantecomputeringsforskning.

"Vores nano-elektroniske enhed vil frigøre det fulde potentiale af snoet lys til fremtidig optisk og kvantekommunikation, "Sagde gu.