ファンファーレや大々的な発表もなく、静かに世界を変える発見があります。チャルマース大学の研究者らが開発したレーザー増幅器もその一つとなる可能性がある。数平方センチメートルのチップに、スウェーデンの科学者たちは、 データ伝送 これは現在の光ファイバーシステムの 10 倍の速度です。その秘密は、シリコン窒化物にエッチングされた螺旋状の導波路にあり、これが光通信ではかつて見られなかった精度でレーザー光を誘導する。
光通信とデータ伝送全般における飛躍的進歩
ピーター・アンダーソンチャルマーズ大学のフォトニクス教授は、この発見の重要性を遠慮なく語った。 に公開 自然。現在のシステムは約 30 ナノメートルの帯域幅で動作しますが、増幅器は 300 ナノメートルに達します。 データ伝送の可能性を完全に変える違い.
この技術の秘密は、先進的な素材と革新的な形状の組み合わせにあります。このチップは、高温セラミック材料である窒化シリコンを使用し、スパイラル導波路と統合することで、小型デバイス内で数メートルに及ぶ光路を実現しています。これらの微細な螺旋はレーザービームを誘導し、信号異常を排除し、効率を最大化します。 データ伝送.
光の速度は一定ですが、帯域幅が拡大すると、同じ時間内に 10 倍の情報を送信できるようになります。今日のインターネットと明日のインターネットを区別する根本的な技術的な違い。
理論から実践へ
この研究はどこからともなく現れたわけではない。アンドレクソン氏と彼のチームは2011年以上この技術に取り組んできました。最初の実験はXNUMX年に遡るが、研究者が宇宙への応用に注力したのはここXNUMX年ほどである。
この増幅器は、短波赤外線スペクトル内の 1.400 ～ 1.700 ナノメートルの波長範囲で動作します。 チャルマース大学からの公式発表で確認されたようにこの機能により、地上通信だけでなく、弱い信号を長距離伝送する必要があるアプリケーションにも最適です。
テストでは驚くべき性能が実証されました。この増幅器は、極めて弱い信号を増幅するときでも優れた信号品質を維持しました。これは、すべての光子が重要となる宇宙通信にとって非常に重要な機能です。
私たちの未来を変えるアプリ
この発見の実際的な影響は、単にインターネット速度を向上させるだけにとどまりません。 先進光学システムに関するこれまでの研究で強調されているように革新的な光子技術の統合により、まったく異なる分野が変革しています。
医療分野では、広い帯域幅により、組織や臓器のより正確な分析と画像化が可能になり、 病気の早期診断。わずかな設計変更で可視光線や赤外線の波長にも対応できるため、レーザー手術、分光法、高度な顕微鏡検査などの応用シナリオが広がります。
宇宙通信においては、この装置は最終的に、 データ伝送 宇宙探査機から。現在、火星からのデータは、スウェーデンのブロードバンドの平均速度30メガビットに対して、約60キロビット/秒の速度で到着します。 ScienceDailyのハイライト この技術を使えば、近くの惑星から高解像度の画像を妥当な時間で送信できるだろう。
商業化への道
研究者らは複数の増幅器を同じチップ上に統合し、この技術が簡単に拡張可能であることを実証した。このアンプはCMOS互換プロセスを使用して製造されたため、コンピューターやスマートフォン用のチップを生産する同じ工場で製造できる。
この産業的互換性は、まったく新しい製造プロセスを必要とする他の実験的テクノロジーに対して大きな競争上の優位性をもたらします。 従来の光増幅器エルビウムなどの特殊な化学元素を含むファイバーや半導体をベースにした光ファイバーは、実際には小型化と統合化の点で大きな制限があります。
小型化とオンチップ統合により、これらのレーザー システムは実験室規模の代替品よりもアクセスしやすく手頃な価格になり、光通信市場に革命を起こす可能性のある大量生産への道が開かれます。
レーザーデータ伝送、ハイパーコネクテッドワールドへ
チャルマース大学の発見は重要な時期に起こった。ノキア・ベル研究所は、人工知能、ストリーミングサービス、スマートデバイスの普及により、データトラフィックが2030年までに倍増すると予測している。
アンドレクソン 将来については明確な考えを持っています。「この技術は、さまざまな波長で動作し、より便利でコンパクト、そしてエネルギー効率に優れたレーザーのスケーラブルなソリューションを提供します。」この増幅器をベースにした単一のレーザーシステムは、ホログラフィーから材料特性評価まで、さまざまな分野で使用できます。 データ伝送 外科手術に。
光通信の世界は今後、変わることはありません。昨日までSFのように思われたことが、今やスウェーデンの大学の研究室で形になりつつある。そしておそらく、近い将来、私たちが宇宙とつながる方法さえも、同じではなくなるでしょう。
