Virtuální optické vlákno vytvořené pouze ze vzduchu

Přenos dat pomocí bezdrátového signálu či laseru se musí potýkat s velkým rušením. Vědci ale vytvořili způsob, jak zformovat virtuální optický tunel ze vzduchu.

Mezi nejrychlejší a nejstabilnější dostupné technologie pro přenos dat na menší i velké vzdálenosti patří optická vlákna. Pokud bychom je ale chtěli mít všude, museli bychom rozkopat všechna místa na Zemi, nebo mít po stožárech rozvěšené kabely, podobně jako třeba u elektřiny. Navíc natahování optického kabelu na jinou je poněkud...řekněme problematické.

K dispozici jsou sice bezdrátové technologie, ty se ale potýkají s velkým rušením, které se projevuje v hustě osídlených oblastech v rámci malých vzdáleností, ale i na spojích určených pro velkou vzdálenost. Vzduch zkrátka není ideální spojovatelem pro náročné datové linky.

Vědci ale experimentálně zrealizovali, jak částečně obejít rušení okolních elektromagnetických signálů i částic ve vzduchu, které vadí i laserům, jejichž fotony naráží na okolní atomy a molekuly a postupně se tak rozptýlí.

Tvorba virtuálního optického vlákna ze vzduchu

Asi všichni přibližně víme, jak fungují optická vlákna. Křemíková struktura s precizní vnitřní stavbou pro optimální index lomu světla uvnitř odráží vyslané světlo až k druhému konci vlákna s minimálním útlumem nebo zkreslením. Kvalita přenosu s modernějšími typy stále stoupá.

Klepněte pro větší obrázek
Ukázka vnitřního odrazu s využitím indexu lomu (Zdroj: Wikipedia)

Nápad vytvořit něco podobného pouze pomocí vzduchu není nový, ale vědcům z univerzity v Marylandu se to s přispěním od americké armády a Národní vědecké nadace poprvé podařilo experimentálně vytvořit (Abstrakt výzkumu).

Klepněte pro větší obrázek
Nákres vytvořeného tunelu z laserových pulzů (pouze v rámci vzduchu), skrze který lze poslat světelný paprsek (Zdroj: Opticinfobase)

Pomocí upravených laserových pulzů, které byly zformované do kruhů, dokázali v rámci několika metrů vytvořit miniaturní virtuální tunel, který okamžitě zahřeje molekuly vzduchu na vysokou teplotu. Tak rychlá změna teploty vytvoří zvukové vlny, které se začnou šířit z okrajů laserového „tunelu“ a během mikrosekundy dorazí do středu tohoto virtuálního zahřátého vzduchového prostoru.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekPodrobnosti o konstrukci experimentálního přístroje pro tvoru optického tunelu ze vzduchu (Zdroj: Opticalinfobase)

Zvukové vlny se šíří do středu tunelu, kde vytvoří oblast s vysokou hustotou (okraj má nižší hustotu), což znamená i index lomu skvěle použitelný pro přenos světelného paprsku (jiný laser). I přes to, že o další mikrosekundu později se zvukové vlny rozpadnou, je to pro světlo dostatečně dlouhá doba na to, aby této struktury využilo pro průchod i na delší vzdálenosti. Z principu tak tato struktura funguje stejně jako optické vlákno, ale není potřeba žádný hmotný kabel a teoreticky zvládne i vyšší energie, které přes optická vlákna nelze přenášet.

Meziplanetární komunikace i přesné snímání

Zatím se samozřejmě podařilo jen zlepšit průchod signálu o 50 %. V rámci stovky metrů by měl ale být poměr signálu a šumu až o 104 lepší, než pomocí současných technologií.

Experimentální potvrzení této techniky tak znamená velký posun v optické přenosu, který může mít obrovský význam do budoucna. Nejedná se totiž pouze o vysílání signálů směrem od vysílače plasmatického vzduchového tunelu, ale také o možnosti přesného získání fotonů z druhého konce.

V pokročilé fázi tak lze tento princip využít nejen na komunikaci na velké vzdálenosti, včetně meziplanetární komunikace s vysokou propustností, ale také například pro tvorbu přesných laserových zbraní, které budou mít vysoký výkon.

Klepněte pro větší obrázek
Že by nás v budoucnu čekala i přesná a nebezpečná laserová zbraň, která dosáhne i na velkou vzdálenost? (Zdroj: Star Wars)

Asi nejzajímavější možností použití je ale přesné optické snímání i na velké vzdálenosti. Nejsou potřeba žádné speciální a drahé optické systémy, skenování povrchu planety nebo jiných objektů by bylo možné přesně i z velké vzdálenosti bez současných problémů, které zkreslují fotony při cestě ke snímači či detektoru.

Stačí si jen představit, jak budu vypadat budoucí mapy snímané ze satelitu, kterým už nebude nic bránit v tom, pořídit dokonale přesné snímky třeba s rozlišením na jednotlivé atomy.

Klepněte pro větší obrázek
Laserový systém u VLT (Very Large Telescope) v Chile slouží pro změření zkreslení atmosféry, podle čehož se následně upraví optický systém pro odstranění obrazových deformací. Možná ale jednou samotný laserový systém bude sloužit pro přesné skenování nejbližších planet (Zdroj: Wikipedia)

V takovém případě by bylo nutné stejně jako u laserového snímání postupně skenovat s přesným zaměřením i na velkou vzdálenost. A to už je otázka dalších technologií, které se zase musí posunout o kus dále.

Témata článku: Technologie, JPEG, Star Wars, Chile

19 komentářů

Nejnovější komentáře

  • MrMysak 29. 7. 2014 15:29:54
    Opticke vlakno bez skla a sklari nebudou mit co zrat.
  • STROX 28. 7. 2014 10:30:52
    rozhodně je to technologie zajímavá. zřejmě bude ale problém s přenosem...
  • Nargon 27. 7. 2014 1:12:04
    Teď k tomu ještě vymyslet způsob jak tento "datový přenos" nebude...
Určitě si přečtěte

Novou superbaterii lze nabít za pár sekund, může prodloužit výdrž telefonu na více než týden

Novou superbaterii lze nabít za pár sekund, může prodloužit výdrž telefonu na více než týden

** Vědci vyvinuli nový nanomateriál pro tvorbu superkondenzátorů ** Ohebná struktura umožňuje použití i u nositelností ** Nová technologie umožní extrémně rychlé nabití a mnohem delší výdrž než současné Li-Ion baterie

26.  11.  2016 | Karel Javůrek | 36

Monitory do 10 tisíc: poradíme, jaké jsou teď nejlepší

Monitory do 10 tisíc: poradíme, jaké jsou teď nejlepší

** Dobrý monitor s kvalitním panelem lze pořídit pod tři tisíce korun ** Pod deset tisíc si můžete koupit pracovní 27" monitor nebo nejlevnější použitelné 4K ** Vybrali jsme také ideální model pro vícemonitorovou konfiguraci

27.  11.  2016 | Stanislav Janů | 13

Sbíječky vyměnili za klávesnice. Nový projekt má za cíl přeučit horníky na programátory

Sbíječky vyměnili za klávesnice. Nový projekt má za cíl přeučit horníky na programátory

** Programátorů je málo a horníků bez práce po uzavření dolu Paskov bude moc ** Problém řeší unikátní projekt ** Pilotní kurz dává naději, že by z horníků mohli být použitelní kodéři

28.  11.  2016 | David Polesný | 75