В работе, которая может иметь этапное значение для будущего телекоммуникаций, исследователи из Швейцарской федеральной Политехнической школы в Лозанне (EPFL) создали технологию усиления света воздухом в пустотелых оптоволоконных кабелях новейшей конструкции.

Современные оптические волокна как правило имеют сплошную стеклянную сердцевину. Распространяющийся по ним свет через 15 километров теряет половину своей интенсивности, а на расстоянии 300 км его с трудом можно обнаружить. Поэтому, на всём протяжении современных оптоволоконных магистралей световые сигналы регулярно усиливают.

В новых пустотелых оптических волокнах, центральная полость которых заполняется воздухом или каким-нибудь газом, свет затухает меньше и может распространяться на более дальние расстояния. Но использовать это преимущество до сих пор было проблематично, поскольку в разреженных средах световые сигналы сложно усиливать.

Найти нужное решение позволило открытие, сделанное под руководством Люка Тевеназа (Luc Thévenaz), возглавляющего Группу волоконный оптики Инженерной школы EPFL.

«Мы всего лишь повысили давление воздуха в волокне, чтобы получить контролируемое сопротивление, — рассказал участник проекта, аспирант Фань Ян (Fan Yang). — Молекулы воздуха сжимаются и формируют равномерно расположенные кластеры. Это создаёт звуковую волну, которая увеличивается по амплитуде и эффективно рассеивает свет от мощного источника в направлении ослабленного луча, позволяя усиливать его в 100 000 раз».

Эта технология применима к любому типу света, от инфракрасного до ультрафиолетового, и работает с любым газовым наполнителем. В статье, которая по результатам этой работы вышла в журнале Nature Photonics, авторы называют и другие потенциальные приложения данной технологии. Она, в частности, пригодна для изготовления сверхточных распределённых термодатчиков, позволяющих быстро остановить пожар, локализовав возгорание в точке его возникновения. Кроме того, научившись останавливать свет в оптоволокне на микросекунду (на порядок дольше, чем достижимо сейчас), можно получить кратковременную оптическую память.