La fibra òptica de banda ampla porta informació sobre polsos de llum, a la velocitat de la llum, a través de fibres òptiques. Però la forma en què la llum es codifica en un extrem i es processa en l'altre afecta les velocitats de dades.
Aquest primer aparell nanopotònic mundial, publicat a Nature Communications, codifica més dades i processa molt més ràpidament que la fibra òptica convencional mitjançant l'ús d'una forma especial de llum "retorçada".
El Dr. Haoran Ren de la Facultat de Ciències de la RMIT, que va ser co-autor autor del document, va dir que el petit dispositiu nanophotònic que han construït per llegir la llum retorçada és la clau que falta per desbloquejar comunicacions super-ràpides i ultra-de banda ampla.
"Les comunicacions òptiques actuals es dirigeixen cap a una" crisi de capacitat "ja que no aconsegueixen mantenir-se al dia amb les creixents demandes de Big Data", va dir Ren.
"El que hem aconseguit és transmetre de manera precisa les dades a través de la llum en la seva màxima capacitat d'una manera que ens permeti augmentar massivament el nostre ample de banda".
Les comunicacions actuals de fibra òptica d'última generació, com les que s'utilitzen a la xarxa nacional de banda ampla d'Austràlia (NBN), utilitzen només una fracció de la capacitat real de la llum mitjançant el transport d'informació sobre l'espectre de color.
Les noves tecnologies de banda ampla en desenvolupament utilitzen l'oscil·lació, o la forma, de les ones de llum per codificar les dades, augmentant l'ample de banda fent ús de la llum que no podem veure.
Aquesta última tecnologia, a l'avantguarda de les comunicacions òptiques, transporta dades sobre ones lleugeres que s'han convertit en espiral per augmentar encara més la seva capacitat. Això es coneix com a llum en un estat de moment angular orbital, o OAM.
El 2016, el mateix grup del Laboratori de Nanopotònica d'Intel·ligència Artificial (LAIN) del RMIT va publicar un article de recerca disruptiva en la revista Science, que va descriure com havien aconseguit descodificar una petita gamma d'aquesta llum retorçada en un xip nanopotònic. Però la tecnologia per detectar una àmplia gamma de llum OAM per a comunicacions òptiques encara no era viable, fins ara.
"El nostre detector nanomètric OAM en miniatura està dissenyat per separar diferents estats de llum OAM en un ordre continu i descodificar la informació transportada per la llum retorçada", va dir Ren.
"Per fer-ho anteriorment, es requeriria una màquina la mida d'una taula, que és completament pràctic per a les telecomunicacions. Mitjançant l'ús de nanosaps topològics ultratamps que mesuren una fracció de mil·límetre, la nostra invenció fa que aquest treball sigui millor i s'adapti al final d'una fibra òptica ".
El director i sotsdirector adjunt de LAIN per a la innovació i l'emprenedoria de recerca del RMIT, professor Min Gu, va dir que els materials utilitzats en el dispositiu eren compatibles amb materials de silici utilitzats en la majoria de les tecnologies, cosa que facilita l'escalat per a aplicacions de la indústria.
"El nostre detector nano-electrònic OAM és com un" ull "que pot" veure "la informació transportada per la llum torcida i decodificar-la perquè sigui entesa per l'electrònica. L'alt rendiment, el baix cost i la diminuta mida d'aquesta tecnologia la converteixen en una aplicació viable per a la propera generació de comunicacions òptiques de banda ampla ", va dir.
"S'adapta a l'escala de la tecnologia de fibra existent i es podria aplicar per augmentar l'ample de banda, o potencialment la velocitat de processament d'aquesta fibra en més de 100 vegades durant els pròxims anys. Aquesta fàcil escalabilitat i l'impacte massiu que tindrà sobre les telecomunicacions és el que és tan emocionant ".
Gu va dir que el detector també es pot utilitzar per rebre informació quàntica enviada a través de la llum de torsió, el que significa que podria tenir aplicacions en una àmplia gamma de comunicacions quàntiques d'última generació i la investigació de computació quàntica.
"El nostre dispositiu nano-electrònic desbloquejarà tot el potencial de la llum retorçada per a futures comunicacions òptiques i quàntiques", va dir Gu.