下一代激光器可以携带更多的通信数据

2022-09-14 8 views 0

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激光已经成为我们日常生活的重要组成部分。从手机和平板电脑到自动驾驶汽车和数据通信——甚至你现在正在阅读的信息也可能通过激光传输给你。


这项技术的应用如此广泛,甚至连日常处理激光的研究人员都不断感到惊讶。其中包括昆士兰大学信息技术与电气工程学院(ITEE)的研究员Martin博士Plöschner。


Plöschner博士说:“过去15年,我一直在研究激光,但我经常惊讶地发现它们出现在最意想不到的地方。在它们的许多应用中,激光工作的部分光谱是我们眼睛看不见的。眼睛看不到的东西,心灵往往不知道。如果激光更多地在光谱的可见部分工作,我们周围的世界将是一场壮观的激光秀。”

激光的一个隐藏应用就是光数据通信——激光通过光纤快速传输信息。


但是,对更快、更频繁访问数据的不断增长的需求正在将世界各地的光纤网络推向极限,这就是所谓的“容量危机”。


昆士兰大学ITEE的乔尔·卡彭特博士说,沿着玻璃或塑料纤维传输的激光脉冲以不同的速度传播,并可以重叠,从而减缓这一过程。想象一下,通过一根长长的混凝土管道向一个朋友大喊大叫。你的信息将会扭曲,这取决于管道回声的多少,你还必须等待一个消息的回声消失,然后才能发送下一个消息。


在大量计算机服务器中也存在类似的问题,回波的数量取决于发射到光纤中的激光的形状和颜色。测量激光的特性对于改善激光性能至关重要,但目前还没有一种方法能够完全捕捉这种复杂性。


直到现在!


Plöschner博士、卡彭特博士和他们的团队——在激光束操作、整形和表征方面拥有专业知识——热衷于解决这个问题。他们与领先的激光制造商II-VI公司合作,花了三年时间研究一种使激光更快和提高性能的方法。

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他们开发了一种工具,可以测量垂直腔面发射激光器(VCSELs)的输出,并允许对其光携带的大量数据进行检查。


Plöschner博士说:“这个系统本身只有鞋盒大小,只需将它插入激光束的路径中即可。它可以告诉我们激光束是如何随着时间演变的,并改变其形状和颜色的。这些信息对光束如何通过光纤传输至关重要。”


研究结果现在可以用于改进下一代激光器。


Plöschner博士说:“我们的工具将使识别导致光链路中‘脉冲扩散’的光束特征成为可能,这将降低数据的速度。”


激光工程师可以设计出没有这些流氓特征的激光器,从而实现更快的速度和更长的操作距离的光学链路。任何能够促进远距离更快数据传输的工具都是有帮助的。


Plöschner博士说,改进的激光技术将惠及从电信到安全以及汽车制造等一系列行业。自动驾驶汽车使用激光来制作现场的3D图像,以帮助他们在交通拥挤的地方导航或逆向停车。


每次你使用面部识别解锁智能手机时,你都会被数百个微型激光扫描。因此,制造性能提高的激光器的巨大需求就不足为奇了。这一突破将解开光束的信息宝库。


这项研究发表在《自然通讯》杂志上。


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