Sợi quang băng thông rộng mang thông tin về các xung ánh sáng, với tốc độ ánh sáng, thông qua các sợi quang. Nhưng cách ánh sáng được mã hóa ở một đầu và được xử lý ở đầu kia ảnh hưởng đến tốc độ dữ liệu.
Thiết bị nanophotonic đầu tiên trên thế giới này, được xuất bản trên tạp chí Nature Communications, mã hóa nhiều dữ liệu hơn và xử lý nó nhanh hơn nhiều so với quang học sợi thông thường bằng cách sử dụng một dạng ánh sáng 'xoắn' đặc biệt.
Tiến sĩ Haoran Ren từ Trường Khoa học của Đại học RMIT, đồng tác giả của bài báo, cho biết thiết bị nano cực nhỏ mà họ chế tạo để đọc ánh sáng xoắn là chìa khóa bị thiếu cần thiết để mở khóa truyền thông siêu nhanh, siêu băng thông rộng.
Truyền thông quang học ngày nay đang hướng tới một 'khủng hoảng công suất' khi họ không theo kịp nhu cầu ngày càng tăng của Dữ liệu lớn, ông Ren Ren nói.
Những gì chúng tôi quản lý để làm là truyền chính xác dữ liệu qua ánh sáng với công suất cao nhất theo cách cho phép chúng tôi tăng băng thông một cách ồ ạt.
Các thông tin liên lạc cáp quang hiện đại nhất, như các phương tiện truyền thông được sử dụng trong Mạng băng rộng quốc gia Úc (NBN), chỉ sử dụng một phần công suất thực tế của ánh sáng bằng cách mang dữ liệu trên phổ màu.
Các công nghệ băng rộng mới đang được phát triển sử dụng dao động hoặc hình dạng của sóng ánh sáng để mã hóa dữ liệu, tăng băng thông bằng cách sử dụng ánh sáng mà chúng ta không thể nhìn thấy.
Công nghệ mới nhất này, ở đỉnh cao của truyền thông quang học, mang dữ liệu về các sóng ánh sáng đã được xoắn thành hình xoắn ốc để tăng khả năng của chúng hơn nữa. Điều này được gọi là ánh sáng trong trạng thái động lượng góc quỹ đạo, hoặc OAM.
Vào năm 2016, cùng một nhóm từ Phòng thí nghiệm Nanophotonics (LAIN) của RMIT đã xuất bản một bài nghiên cứu đột phá trên tạp chí Khoa học mô tả cách họ quản lý để giải mã một phạm vi nhỏ ánh sáng xoắn này trên chip nano. Nhưng công nghệ phát hiện một loạt ánh sáng OAM cho truyền thông quang học vẫn không khả thi, cho đến tận bây giờ.
Máy dò điện tử nano OAM thu nhỏ của chúng tôi được thiết kế để phân tách các trạng thái ánh sáng OAM khác nhau theo thứ tự liên tục và để giải mã thông tin được mang theo bởi ánh sáng xoắn, theo Ren Ren.
Để thực hiện điều này trước đây sẽ cần một cỗ máy có kích thước của một bảng, điều này hoàn toàn không thực tế đối với viễn thông. Bằng cách sử dụng các hạt nano topo siêu mỏng có kích thước bằng một phần milimet, phát minh của chúng tôi thực hiện công việc này tốt hơn và phù hợp với phần cuối của sợi quang.
Giám đốc LAIN và Phó Phó hiệu trưởng về Đổi mới nghiên cứu và khởi nghiệp tại Đại học RMIT, Giáo sư Min Gu, cho biết các vật liệu được sử dụng trong thiết bị tương thích với các vật liệu dựa trên silicon được sử dụng trong hầu hết các công nghệ, giúp dễ dàng mở rộng quy mô cho các ứng dụng công nghiệp.
Máy dò điện tử nano OAM của chúng tôi giống như một 'con mắt' có thể 'nhìn thấy' thông tin được mang theo bởi ánh sáng xoắn và giải mã nó được hiểu bởi thiết bị điện tử. Hiệu suất cao, chi phí thấp và kích thước nhỏ bé của công nghệ này làm cho nó trở thành một ứng dụng khả thi cho thế hệ truyền thông quang băng rộng tiếp theo, ông nói.
Phần mềm phù hợp với quy mô của công nghệ sợi hiện có và có thể được áp dụng để tăng băng thông, hoặc có khả năng tốc độ xử lý của sợi đó hơn 100 lần trong vài năm tới. Khả năng mở rộng dễ dàng này và tác động to lớn của nó đối với viễn thông là điều rất thú vị.
Gu cho biết máy dò cũng có thể được sử dụng để nhận thông tin lượng tử được gửi qua ánh sáng xoắn, nghĩa là nó có thể có các ứng dụng trong toàn bộ phạm vi truyền thông lượng tử tiên tiến và nghiên cứu điện toán lượng tử.
Thiết bị điện tử nano của chúng tôi sẽ mở khóa toàn bộ tiềm năng của ánh sáng xoắn cho truyền thông quang học và lượng tử trong tương lai, theo Gu Gu.
