Optická vzduchová vlákna téměř s rychlostí světla | E15.cz

Optická vzduchová vlákna téměř s rychlostí světla

Optická vzduchová vlákna téměř s rychlostí světla
Optické vlákno, ilustrační foto
• 
ZDROJ: Profimedia.cz

Karel Javůrek

Optická vlákna jsou základem celosvětového internetu i lokálních sítí a propojení superpočítačů. Vědci přišli na způsob, jak zvýšit přenosovou rychlost.

V oblasti sítí se nejrychlejším přenosem dat pyšní optické kabely, které jsou tvořeny z optických vláken vytvořených převážně na bázi oxidu křemičitého. Optické kabely jsou základem podmořských síťových kabelů spojující kontinenty, ale i lokálních sítí.

Propustnost v oblasti i stovek terabitů za sekundu se u moderních spojení můžou zdát jako neuvěřitelné, stále je však co vylepšovat. Světlo totiž skrze současná optická vlákna z oxidu křemičitého putuje poměrně pomalu a rozhodně nedosahuje rychlosti světla ve vakuu.

Rychlost světla v optickém vláknu

Pokud jde o rychlost světla ve vakuu, dosahuje známé konstanty 299 792 458 metrů za sekundu. Tato rychlost je maximální ve vakuu, v současných optických vláknech ale pochopitelně žádné vakuum není.

Světlo se v současných optických vláknech odráží v rámci křemenného jádra, což způsobuje výrazné zpomalení. Světlo se tak pohybuje přibližně o 31 % pomaleji než ve vakuu, tedy přibližně 200 tisíc km/s.

S rychlostí světla souvisí i odezva, tedy jak rychle se signál dostane z jednoho místa na druhé. V takovém případě nemusí jít o velmi dlouhé vzdálenosti o tisíci kilometrech, ale i centimetrové či metrové vzdálenosti mezi jednotlivými procesory v superpočítačích. I na tak krátkém úseku je zpomalení znát a způsobuje nižší výkon. Vědci ale přišli s novým řešením, které by mělo vyřešit rychlost světla v optických vláknech.

Vzduchová optická vlákna a 99,7 % rychlosti světla

Řešení optických vláken, které zajišťuje index lomu a postup světla celým vláknem, má svůj důvod. Není možné jednoduše udělat optické vlákno, ve kterém bude světlo putovat skrze vzduch či dokonce vakuum, protože při sebemenší změně úhlu narazí do vnitřního povrhu a dojde k přerušení. Použití kombinace skla a vzduchu už vědci samozřejmě také zkoušeli, ale má své problémy. Alespoň do teď měla. Vědcům z univerzity v Southamptonu se podařilo vytvořit vzduchové optické vlákno, které nejen řeší dřívější problémy s použitím vzduchu v optických vláknech, ale dosahuje nesrovnatelně vyšší propustnosti a nižší odezvy než standardní optické vlákno. Docílili toho úpravou samotného ultratenkého jádra optického vlákna.

Technologie PCFTechnologie PCFAutor:
Ultratenké optické jádro vychází z technologie PCF (photonic-bandgap fiber), Zdroj: Wikipedia

Pomocí kombinace 96 kanálů s rychlostí 256 Gb/s se jim podařilo dosáhnout na krátkém úseku propustnosti 73,7 Tb/s, ale útlum je bohužel vysokých 3,5 dB na jeden kilometr. Technologie je tak zatím určena především na krátké vzdálenosti, které se nachází například ve zmíněné oblasti superpočítačů. K výměně optických kabelů tak okamžitě nedojde, ale lze očekávat, že se vědcům v budoucnu podaří vyřešit i problém s útlumem na větší vzdálenosti.

Směrem k superpočítačům s výkonem v řádu EXAFLOPS

Do konce tohoto desetiletí bychom měli v rámci jednoho superpočítače dosáhnout na výkon přes jeden EXAFLOPS. Vzhledem k tomu, že takový superpočítač je složen i z tisíců samostatných částí, které jsou společně propojeny optickými kabely, je pokrok v této oblasti velmi důležitý. Výkonné čipy zkrátka nestačí. V lednu tohoto roku se vědcům z NEC Labs podařilo dosáhnout taktéž významného milníku – pomocí vícejádrového optického vlákna speciálně vyrobeného společností Corning (stojí i za Gorilla Glass) bylo dosaženo propustnosti 1,05 Pb/s (petabitů za sekundu).

Zdroj: Živě.cz

 
Newsletter
Využijte služby
zasílání zpráv do vaší
e-mailové schránky!