“Bükülmüş” ışık kablosuz iletişim için yeni bir yol açabilir mi?

Bilim adamları, fiber optiğin önüne geçecek, kablosuz, yüksek kapasiteli bir veri iletimi biçimi olarak “bükümlü” ışığı kullanmaya yönelik önemli bir adım attı. Science Advances dergisinde yayınlanan yeni bir raporda, İngiltere, Almanya, Yeni Zelanda ve Kanada’da bulunan bir fizik ekibi, “optik açısal momentum” (OAM) ile ilgili yeni araştırmaların, açık alanlardaki bükülmüş ışık kullanımı ile ilgili mevcut zorlukların üstesinden gelebileceğini anlatıyor.

Bilim insanları, fotonlara, optik açısal momentum olarak bilinen bir bükülme vererek, bir kredi kartındaki fotonlara benzer özel bir hologramın içerisinden geçirerek fotonları – bireysel ışık parçacıkları– “bükebiliyor”. Geleneksel dijital iletişimler, fotonları bilgi olarak taşımak için birler ve sıfırlar kullanırken, fotonların iç içe geçmiş kat sayıları, ilave veriler taşımasına izin verir; bunlar, sıfırların yanına harf eklemeye benzer. Bükülmüş fotonların ek bilgi taşıma kabiliyeti, optik açısal momentumun daha yüksek bant genişliği iletişim teknolojileri yaratma potansiyeline sahip olduğu anlamına gelir. Kablolar arasında veri iletmek için optik açısal momentum teknikleri zaten kullanılmış olsa da, bükülmüş ışıkların açık alanlara iletilmesi bugüne kadar bilim insanları için daha zorlu olmuştu. Açık alanlardaki atmosfer basıncındaki basit değişiklikler bile ışık saçan kirişleri dağıtabilir ve spin bilgisinin kaybolmasına neden olabilir.

Araştırmacılar, kuantum bilgi aktarımının bu kiplerinin canlılığını değerlendirmek için, kentsel bir çevrede gerçek bir bağlantı üzerinden OAM taşıyan ışığın fazı ve yoğunluğu üzerindeki etkilerini inceledi.

Almanya’nın Erlangen kentindeki serbest uzay bağlantısı, uzaydaki bilgi aktarımını bozan kentsel bir ortamı ve atmosferdeki türbülansı simüle etmek için alanların ve sokakların ve yüksek binaların yakınından geçerek 1.6 km uzunluğunda bir yol katetti.

Bu alan testlerini gerçek bir kentsel çevrede yürütmek, sistemlerin piyasada bulunabilmesi için aşılması gereken heyecan verici yeni zorlukları ortaya koydu. Önceki çalışmalar, OAM iletişim sistemlerinin uygulanabilir olma potansiyelini belirtmişti ancak bu uzunluğun bağlantıları üzerinden iletilen yapılandırılmış ışığın fazındaki türbülanslı havanın etkilerini tam olarak karakterize etmemişti.

Glasgow Üniversitesi’nde Yapısal Fotonik Araştırma Grubu başkanı Dr. Martin Lavery, ekibin araştırma makalesinin baş yazarı. Dr Lavery “Global veri tüketiminin üstel bir hızla büyüdüğü bir çağda, dünyanın dört bir yanındaki verilerin çoğunu takip edebilmek için yeni bilgi taşıma yöntemleri keşfetmek için zorlanma var. Alanı boyunca kablosuz olarak veri iletimi yapabilen eksiksiz, çalışan bir optik açısal momentum iletişim sistemi, dünyadaki gelişmekte olan ülkeler, savunma sistemleri ve şehirler için çevrimiçi erişimi dönüştürme potansiyeline sahip. Serbest alan optiği, potansiyel olarak bize fiber bant genişliği verebilecek ancak fiziksel kablolama gerekmeden uygulanabilecek bir çözüm. Bu çalışma gömülü fiber optik bağlantılarına daha ucuz, daha erişilebilir bir alternatif olabilecek, yüksek boyutlu boş alan optiklerine doğru yolculuğun ilerisinde hayati önlemler alıyor ve bu deneyde kullanılan türbülanslı atmosfer, şekillendirilmiş faz cephelerinin kırılganlığının altını çiziyor özellikle de bu yüksek bant genişliği veri aktarımlarının ayrılmaz bir parçası oluyor. Gelecekteki uyarlanabilir optik sistemlerin çözmesi gereken zorluklar var. Bu yeni gelişmelerle, kanal modellemesine yaklaşımlarımızı ve adaptif optik sistemlerdeki gereksinim yerlerini yeniden düşünebileceğimizden eminiz. Gerçek bir kentsel ortamda konuşlandırılacak OAM iletişimlerini geliştirmeye her zamankinden daha da yaklaşıyoruz. Ele alınması gereken konularda ve karar doğrultusunda nasıl ilerleyeceğimiz hakkında konuşmaya başlamak istiyoruz.” açıklamasıyla konuyla ilgili bilgiyi paylaştı.

Haber kaynağı: http://www.arc-magazine.com/twisted-light-could-illuminate-new-path-for-wireless-communications


Also published on Medium.