Lazer Deneyi Üniversite Koridorunu Geçerken Rekor Kırdı

Verimli kablo iletişimi, veri iletmek için fiber optik kablolar kullanır. İçlerinden gönderilen ışığın maksimum teorik iletim verimi yaklaşık yüzde 92'dir. Bu fiberlerin dezavantajları vardır, ancak havadan lazer sinyalleri göndermek bununla rekabet edemez. Bununla birlikte, son on yılda, araştırmacılar aynı şeyi havadan yapmanın yolları üzerinde çalışmaya başladılar ve kısa süre önce mesafe rekoru kırdılar.

Bu yaklaşımın 2014 yılında gösterildiği Maryland Üniversitesi'nden bir ekip, bir lazeri 45 metreye kadar iletmeyi ve iyi bir iletim verimi elde etmeyi başardı. Bunu yapmak için havayı, hava dalga kılavuzu dedikleri bir fiber optiğe dönüştürmeleri gerekti. Bu olmadan, bir lazer (veya herhangi bir ışık huzmesi) hareket ettikçe genişler, bu nedenle belirli bir mesafenin üzerinde artık bir sinyal alamazsınız.

Bu dalga kılavuzunu oluşturmak için, ultra kısa darbeler atmak üzere farklı bir yüksek enerjili lazer kullandılar. Bunlar havadaki bir filament boyunca plazma oluşturur. Maddenin bu sıcak hali havayı ısıtır ve arkasında düşük yoğunluklu havadan oluşan bir yol bırakır - ancak bu, dalga kılavuzunun izlediği yol değildir. Ekibin, düşük yoğunluklu havayla çevrili yüksek yoğunluklu bir çekirdeğe ihtiyacı var. Bu filamentler, ortasından lazer iletimi geçen bir halka şeklinde oluşturuldu.

Ekip, bu dalga kılavuzlarından birini ne kadar uzun yapabileceklerini test etmek istedi. Ve böylece bu yaklaşımı üniversitedeki uzun bir koridorda test etmelerine izin verildi.

Profesör Howard Milchberg,bir açıklamada, "Büyük zorluklar vardı: 50 metreye kadar olan devasa ölçek, bizi hava dalga kılavuzu üretiminin temel fiziğini yeniden düşünmeye zorladı, ayrıca 50 metre uzunluğundaki bir genel koridordan yüksek güçlü bir lazer göndermek istemek doğal olarak büyük güvenlik sorunlarını tetikliyor." dedi. "Neyse ki, hem fizikten hem de Maryland çevre güvenliği ofisinden mükemmel bir destek aldık."

Solda, koridorun sonunda bir dalga kılavuzu olmadan alınan lazer. Sağda, dalga kılavuzlu aynı lazer.

 

Hava dalga kılavuzu, sinyalin yüzde 20'sinin iletilmesine izin verdi. 45 metreye ulaşan lazer, geçmişte elde edilenden 60 kat daha uzun. Sonrasında bir laboratuvar kurulumunda 8 metrelik dalga kılavuzları sinyalin yüzde 60'ını iletebildi. Toplanan veriler, bu yaklaşımın teorik sınırına yakın olmadıklarını ve gelecekte daha yüksek kılavuzluk verimlerinin elde edilebileceğini düşündürmekte.

UMD fizik yüksek lisans öğrencisi, projede çalışan ve makalenin yazarı Andrew Tartaro, "Daha uzun bir koridorumuz olsaydı, sonuçlarımız lazeri daha uzun bir dalga kılavuzu için ayarlayabileceğimizi gösteriyor." diyor. "Ancak kılavuzumuzu sahip olduğumuz koridora göre doğrulttuk."

Dalga kılavuzu, saniyenin yaklaşık yüzde biri kadar sürer, bu küçük bir zaman aralığıdır, ancak bu süre içinde bir lazerin binlerce kilometre kat etmesi için yeterlidir. Ekip, dalga kılavuzunu o kadar uzatmayı beklemiyor, ancak koridorun uzunluğundan çok daha uzağa gidebileceklerini düşünüyor.

Milchberg, "Hava dalga kılavuzları için 50 metrelik ölçeğe ulaşmak, daha uzun dalga kılavuzları ve birçok uygulama için tam anlamıyla yolu aydınlatıyor." diyor. "Yakında elde edeceğimiz yeni lazerlere dayanarak, kılavuzlarımızı bir kilometre ve ötesine uzatmak için bir tarifimiz var."

Makale, Physical Review X dergisinde yayınlanmak üzere kabul edildi.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.