Serat optik berongga baru sangat mengurangi "kebisingan" yang mengganggu sinyal yang ditransmisikannya dibandingkan dengan serat mode tunggal yang sekarang banyak digunakan, para peneliti di University of Rochester melaporkan.
Serat inti berongga anti-resonansi, yang dibuat oleh para peneliti di University of Central Florida, menghasilkan "kebisingan" seribu kali lebih sedikit — dan tingkat terendah yang pernah tercatat dari interferensi yang disebabkan oleh fonon akustik yang timbul dari kaca dalam serat pada suhu kamar .
Untuk mendokumentasikan ini, para peneliti di lab William Renninger, asisten profesor optik, mengembangkan teknik pengukuran yang sangat sensitif.Temuan mereka dilaporkan dalam sebuah makalah yang diterbitkan diFotonik APL.
“Ini adalah serat yang sangat berharga, dan meskipun banyak yang tertarik dengannya oleh para peneliti dan beberapa perusahaan, tidak ada yang benar-benar mempelajari perilaku fonon yang didukung oleh struktur, dan sejauh mana itu benar-benar mengurangi 'kebisingan,' ” kata Renninger, seorang ahli dalam optik nonlinier eksperimental dan teoritis.
Temuan laboratorium secara meyakinkan menunjukkan bahwa serat adalah "platform yang menjanjikan untuk aplikasi kebisingan rendah, seperti untuk pemrosesan informasi kuantum dan komunikasi optik," tulis penulis utama Arjun Iyer, rekan peneliti pascasarjana di lab Renninger.
Jawaban unik untuk 'kebisingan'
"Kebisingan" mengacu pada gangguan apa pun yang menutupi atau mengganggu sinyal yang dikirim oleh cahaya melalui serat optik.Salah satu gangguan tersebut disebabkan oleh fonon - gelombang akustik atau suara terkuantisasi yang terjadi pada tingkat atom dan subatomik, dalam hal ini dalam gelas serat optik.
Phonon menyebabkan seberkas cahaya "menyebar" dari gelombang akustik, menciptakan sinar serpihan dengan frekuensi atau warna yang berbeda, yang dapat mengganggu, dan mengurangi energi, sinar utama.Sementara beberapa bentuk hamburan dapat berguna untuk aplikasi tertentu, itu mengganggu aplikasi kuantum dan bahkan komunikasi optik dasar.
Kebisingan dapat dikurangi dengan mendinginkan serat ke suhu kriogenik yang sangat rendah, tetapi itu "sangat mahal dan rumit," kata Renninger.Pendekatan lain adalah mencoba menggunakan algoritma koreksi kesalahan yang rumit untuk mengoreksi kebisingan.
Serat inti berongga anti-resonansi, bagaimanapun, merupakan solusi langsung yang bekerja bahkan pada suhu kamar.Dibuat oleh rekan penulis Rodrigo Amezcua Correa dan peneliti lain di CREOL, College of Optics and Photonics di University of Central Florida, serat ini memiliki susunan unik dari tujuh kapiler berongga yang diatur di sekitar inti berongga di dalam serat.
Hal ini menghasilkan tumpang tindih minimal antara lapisan luar serat kaca dan cahaya yang melewati inti, menghilangkan interferensi dari fonon akustik yang berasal dari kaca.
Pengujian oleh laboratorium Renninger menunjukkan bahwa susunan tersebut 10 kali lebih efektif dalam mengurangi kebisingan daripada desain serat berongga lainnya.“Kebisingan kecil yang tersisa disebabkan oleh gelombang akustik di udara di dalam serat, jadi jika Anda mengevakuasi udara, itu akan menjadi 100 kali lebih efektif,” kata Renninger."Anda akan memiliki kebisingan yang sangat rendah."
“Jika nasib dunia bergantung pada pengurangan kebisingan akustik di serat optik, inilah yang ingin Anda gunakan.”
Referensi: “Hamburan Brillouin ultra-rendah dalam serat inti berongga anti-resonansi” oleh Arjun Iyer, Wendao Xu, J. Enrique Antonio-Lopez, Rodrigo Amezcua Correa dan William H. Renninger, 18 September 2020,Fotonik APL.
DOI: 10.1063/5.0017796
Studi ini didukung dengan dana dari Army Research Office dan penghargaan KARIR Yayasan Sains Nasional Renninger.
Rekan penulis lainnya adalah Wendao Xu, rekan peneliti pascasarjana di lab Renninger, dan Enrique Antonio-Lopez, ilmuwan riset di CREOL.