Havada fiber optik tüpler ile bilgi kaybı azalıyor

arastirma-fiberoptikİletişim teknolojileri alanında sürekli gelişen, ancak her zaman yeni gelişmelere de açık olacak iki konu var: bilgi taşıyan sinyallerin mümkün olduğunca çabuk şekilde hedefe ulaştırılması ve sinyalin kaynaktan hedefe nakil esnasında bilgi kaybı yaşanmaması.

Hız söz konusu olduğunda üst limitimiz ışık hızı. Dolayısı ile telefon kabloları gibi elektrik sinyallerini ileten hatlar bugün için yavaş sayılmakta. Radyo dalgaları gibi kablosuz iletim yöntemleri ile ışık hızında iletişim mümkün. Öte yandan kablosuz iletişim tekniklerinde de yukarıda bahsedilen ikinci problem kendini gösteriyor: bilgi kaybı.

Kablosuz sinyaller havada ya da boşlukta gelişigüzel şekilde saçılarak ilerlediği için, kaynakta üretilen sinyalin istenilen şekilde hedefe iletilmesi her zaman mümkün olamayabiliyor. Çünkü sinyal son durağına ulaştığında, hedefte bulunan alıcıların algılayabileceği miktarda sinyal gücünün korunmuş olması gerekiyor.

Bugün internet başta olmak üzere yaygın olarak kullanılan fiber optik kablo teknolojisi, sinyallerin ışık hızında iletilmesini sağlarken, sınırları kablo yüzeyi ile belirlenen bir hat boyunca iletilen sinyali hapsederek sinyalin saçılmasını engelliyor ve güç kaybını en aza indiriyor.

Fiber optik kablolarla taşınan elektromanyetik sinyalin dağılmadan ilerlemesini sağlayan şey, bu kabloların havadan ya da bulundukları ortamdan daha yüksek kırınım indisine sahip olmaları. Dolayısı ile kablo içerisinde yayılan sinyal, kablonun dış kenarlarına çarptığında yansıdığı için kablo sınırları dışarısına çıkamıyor.

Ancak fiber optik kablolarla yalnızca belirli dalga boylarındaki elektromanyetik sinyallerin taşınması mümkün. Bazı uygulamalarda gereksinilen farklı dalga boylarına sahip sinyallerin bu teknoloji ile nakli her zaman mümkün değil. Ayrıca bu teknikte, kablosuz iletişimin aksine, önceden tesis edilmiş bir fiber optik kablo hattının var olması zorunlu.

ABD’de lazerler ile yapılan yeni bir çalışma, sinyallerin kablosuz şekilde havadan taşınırken, havada belirli bir bölgeye hapsedilerek saçılmadan iletilmeleri konusunda yeni bir teknik geliştirildi.

Teknik temel olarak hava yoğunluğu daha yüksek bir bölge yaratılmasına dayanıyor. Bir anlamda havada bir “yüksek basınç tüpünün” yaratıldığını söylemek mümkün. Bu tüp içerisindeki hava, daha yüksek basınçlı olduğu için çevresine oranla daha yüksek bir kırınım indisine sahip. Dolayısı ile elektromanyetik sinyallerin, fiber optik kablolara benzer şekilde, bu yüksek basınç tüpü içerisine hapsedilerek iletilmesi mümkün. Bu da nakil esnasında sinyalin güç kaybını azaltıyor.

Yüksek basınç tüpünün oluşturulması için lazer atımları kullanılmış. Lazer atımları, geçtikleri yerde havayı ısıttığı için, bu noktalarda havanın genleşerek hareketlenmesini sağlıyor. Bu lazer atımlarından dört ya da sekiz ayrı demet, oluşturulmak istenen yüksek basınç tüpünün çevresi boyunca gönderildiklerinde, silindirik tüp yüzeyi etrafında oluşan genleşme, tüpün ortasında bir yüksek basınç bölgesi yaratıyor. Çalışmayı gerçekleştiren grup yaptıkları ölçümlerde, güç kaybında %50 civarında bir iyileşme elde etmiş.

Bu teknik ile üretilen yüksek güce sahip sinyallerin bir gün iletişim gibi amaçlar için kullanılabilecek olması mümkün olsa da, teknik bugün için de laboratuvar deneyleri için pek çok olanak sunuyor. Çeşitli maddelerin karakterize edilerek özelliklerinin incelendiği pek çok deney, incelenmek istenen malzemenin bir sinyal yolu ile uyarıldıktan sonra, malzeme tarafından yayılan ikinci bir sinyalin ölçümü ile gerçekleştiriliyor. Bu yeni teknik de bu tip deneyler için iki boyutlu bir avantaj sunmakta. İlk olarak malzemenin uyarılması için kullanılan kaynak sinyalin odaklanması, daha güçlü ve malzemeye daha iyi nüfuz eden sinyaller elde edilmesi mümkün. İkinci olarak ise malzeme tarafından yayılan sinyalin güçlendirilerek alıcılara odaklanması sağlanabiliyor. Dolayısı ile ölçüm kalitesi artırılarak, belki de bugüne kadar teknik yetersizlikler nedeni ile yapılamayan deneylerin gerçekleştirilebilmesi mümkün olabilir.

Kaynak: Arxiv.org sitesinde Rosenthal, Jhajj, Wahlstrand ve Milchberg’e ait makale

Çeviri: Bilim Sol

,

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir