En ny ihålig optisk fiber minskar kraftigt det "brus" som stör signalerna som den sänder jämfört med de enkelmodiga fibrerna som nu används flitigt, forskare vid University of Rochester rapporterar.

Den anti-resonanta ihåliga fibern, skapad av forskare vid University of Central Florida, producerar tusen gånger mindre "brus" - och de lägsta nivåerna som någonsin registrerats från störningar orsakade av akustiska fononer som uppstår från glaset i fibern vid rumstemperatur.

För att dokumentera detta, forskare i William Renningers labb, biträdande professor i optik, utvecklat en mycket känslig mätteknik. Deras resultat rapporteras i en tidning publicerad i APL Photonics .

"Det är en mycket värdefull fiber, och trots stort intresse för det från forskare och vissa företag, ingen hade verkligen studerat beteendet hos fononer som stöds av strukturen, och i vilken utsträckning det faktiskt minskade buller, säger Renninger, en expert på experimentell och teoretisk olinjär optik.

Laboratoriets resultat visar definitivt att fibern är en "lovande plattform för lågbrusapplikationer, till exempel för kvantinformationsbehandling och optisk kommunikation, " skriver huvudförfattaren Arjun Iyer, en forskarassistent i Renningers labb.

Ett unikt svar på "brus"

"Buller" avser alla störningar som maskerar eller stör en signal som skickas av ljus genom en optisk fiber. En sådan störning orsakas av fononer - kvantiserade akustiska eller ljudvågor som uppstår på atomära och subatomära nivåer, i detta fall i glaset av en optisk fiber.

Fononer gör att en ljusstråle "sprider" bort de akustiska vågorna, skapa splitterstrålar med olika frekvenser, eller färger, som kan störa, och minska energin av, helljuset. Även om vissa former av spridning kan vara användbara för specifika tillämpningar, det stör kvanttillämpningar och till och med grundläggande optisk kommunikation.

Buller kan reduceras genom att kyla fibrerna till extremt låga, kryogena temperaturer, men det är "väldigt dyrt och komplicerat, ", säger Renninger. Ett annat tillvägagångssätt är att försöka använda komplicerade felkorrigerande algoritmer för att korrigera för brus.

Antiresonant ihålig fiber, dock, representerar en enkel lösning som fungerar även vid rumstemperatur. Skapad av medförfattaren Rodrigo Amezcua Correa och andra forskare vid CREOL, College of Optics and Photonics vid University of Central Florida, fibern har ett unikt arrangemang av sju ihåliga kapillärer arrangerade runt en ihålig kärna inuti fibern.

Detta resulterar i minimal överlappning mellan fiberns yttre lager av glas och ljuset som färdas genom kärnan, eliminerar störningar från akustiska fononer som kommer från glaset.

Tester från Renningers laboratorium visade att arrangemanget är 10 gånger mer effektivt för att minska buller än andra ihåliga fiberdesigner. "Det lilla ljudet som finns kvar orsakas av akustiska vågor i luften inuti fibern, så om du skulle evakuera luften skulle det vara ytterligare 100 gånger effektivare, " säger Renninger. "Du skulle ha otroligt lågt ljud."

"Om världens öde berodde på att minska akustiskt brus i optiska fibrer, det här är den du skulle vilja använda."