Fyrdubblad räckvidd i optiska fibrer
Forskare vid Chalmers har utvecklat en optisk förstärkare med rekordlågt brus. Genombrottet gör det möjligt att fyrdubbla den totala sträcka som signalen som når i en optisk fiberlänk, från till exempel 1000 km till 4000 km. Förstärkaren ger bättre kvalitet i Internet-trafiken och gynnar laserradarteknik, som bland annat ökar möjligheten att studera svaga nivåer av ljus, till exempel i rymden.
Optiska förstärkare har en central roll i dagens informationsflöden, som ställer krav på utrustning med ökad kapacitet, högre hastighet och minskade signalförluster. Deras uppgift är att förstärka datasignaler utan att ta vägen över elektriska signaler, och hålla bruset på en låg nivå i förhållande till styrkan på signalen.
– Detta är den ultimata optiska förstärkaren. Den gör det bland annat möjligt att ansluta städer, länder och kontinenter mer effektivt genom att placera förstärkningshubbar med mycket längre intervall. Signalen kan också moduleras effektivare. Dessutom klarar förstärkaren av alla moduleringsformat, den fungerar med traditionella lasersändare och har bredbandsfunktion, vilket gör den kompatibel med många lasrar på olika våglängder.
säger professor Peter Andrekson, som har utvecklat förstärkaren tillsammans med sin forskargrupp inom fiberoptik.
Forskarna har med hjälp av en så kallad fas-känslig fiberoptisk parametrisk förstärkare, PSA, minskat brusfaktorn till 1 dB. I traditionella optiska förstärkare (erbium-dopade fiberförstärkare) ligger nivån på 3 dB som bäst, vilket skapar förluster i renhet. 1dB är den lägsta brusnivå som någonsin rapporterats i en förstärkare som fortfarande har en hög kapacitet. Förstärkaren har en praktisk utformning vilket gör den potentiellt attraktiv i en rad olika tillämpningar – främst inom optiska kommunikationssystem med hög kapacitet.
Gruppen har utnyttjat det faktum att brytningsindex hos glas inte är konstant, utan beroende av ljusintensiteten i fibern. Den nya förstärkaren har 1 dB i brusfaktor, men en teoretisk lägsta nivå på 0 dB. Då läggs inget brus alls på i förstärkningsprocessen. Nästa steg i utvecklingen är applikationer.
– Hela optiska telekombranschen är vår marknad. Men teknologin är generisk och skalbar till andra våglängder som synligt eller infrarött ljus, vilket gör den intressant inom områden som mätteknik och spektroskopi, laserradarteknik och alla applikationer som går ut på att upptäcka mycket svaga nivåer av ljus, till exempel inom rymdkommunikation, säger Peter Andrekson.
Forskningen bedrivs på Chalmers tekniska högskola. Den finansieras av EU-projektet PHASORS och Vetenskapsrådet. I EU-projektet deltar University of Southampton, University College Cork, Atens universitet, Eblana, OFS, OneFive Fotonik och EXFO Sweden AB. Resultaten har publicerats i Nature Photonics.
Artikeln:
Z. Tong, C. Lundström, P. A. Andrekson, C. J. McKinstrie, M. Karlsson, D. J. Blessing, E. Tipsuwannakul, B. J. Puttnam, H. Toda, and L. Grüner-Nielsen, Towards Ultra-Sensitive Optical Links Enabled by Low-Noise Phase-Sensitive Amplifiers [Ref 1], Nature Photonics, doi:10.1038/nphoton.2011.79
För ytterligare information, kontakta:
Prof. Peter Andrekson, 031-772 16 06, peter.andrekson@chalmers.se
Chalmers i Göteborg forskar och utbildar inom teknik, naturvetenskap och arkitektur, med en hållbar framtid som allomfattande vision. Chalmers är känt för sin effektiva innovationsmiljö och har åtta styrkeområden av internationell dignitet – Energi, Informations- och kommunikationsteknologi, Livsvetenskaper, Materialvetenskap, Nanovetenskap och nanoteknologi, Produktion, Samhällsbyggnad och Transport.
