Открытие российских физиков ускорит оптоволоконный интернет

Опубликовано 2019-04-11

• 
•  © cdn25.img.ria.ru

Ученые из Новосибирска просчитали, как физические свойства оптоволокна влияют на движение сигналов через него при повышении мощности лазера, и создали оптимальный алгоритм кодирования информации. Это поможет увеличить пропускную способность и ускорит интернет, говорится в статье в журнале Physics Review E.

«Расчеты, полученные нами для бездисперсионного оптоволоконного канала связи, могут быть интересны для телекоммуникационной отрасли, так как в ней тоже используются каналы связи с нулевой средней дисперсией», — отмечает Алексей Резниченко из Института ядерной физики СО РАН в Новосибирске.

Оптическое волокно представляет собой нити из пластика или стекла, способные проводить не электричество, как обычные металлические провода, а пучки света. Как правило, его нити состоят из двух слоев — светопроводного сердечника и окружающей его оболочки из другого прозрачного материала, который обладает чуть меньшим индексом преломления, чем сердцевина.

Благодаря этому оптоволокно может захватывать и заставлять двигаться свет в четко заданном направлении, препятствуя его «побегу» во внешнюю среду через стенки нити. У всех типов оптоволокна, созданных за последние полвека, есть несколько общих проблем, которые ученые пока не смогли решить полностью.

В их число входят постепенное затухание сигнала при движении света на больших расстояниях, а также то, что наращивание мощности излучения ведет к появлению различных непредсказуемых эффектов и нарастанию «шумов». И то, и другое мешает созданию сверхмощных оптоволоконных лазеров и передаче большого числа сигналов в компьютерных сетях.

Как передает пресс-служба ИЯФ СО РАН, Резниченко и его коллеги приблизились к решению этой проблемы, просчитывая свойства оптического волокна, в котором свет практически не рассеивается, используя методы квантовой теории поля, которые обычно применяются в физике элементарных частиц и физике конденсированных сред.

Два года назад новосибирские физики заметили, что помехи, возникающие в оптоволокне при повышении мощности лазера, хорошо описываются одной из версий уравнения Шредингера, которая обычно применяется для описания стохастических и нелинейных процессов.

Опираясь на эти наборы формул, ученые просчитали, как много информации будет пропускать оптоволокно при росте уровня сигнала и помех. Это позволило им не только сформулировать самый оптимальный алгоритм кодирования данных для достижения максимальной скорости передачи информации в сети, но и открыть необычный эффект.

«Пропускная способность линейного канала для большой мощности входящего сигнала пропорциональна логарифму отношения мощностей сигнала и шума. Мы показали, что для промежуточной области мощности это не так. Оказалось, что в данном случае емкость канала растет с ростом мощности входящего сигнала только как логарифм логарифма мощности», — заключает ученый.

Источник https://sdelanounas.ru/blogs/119004/