सेंट्रल फ्लोरिडा विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा बनाया गया एंटी-रेजोनेंट खोखला-कोर फाइबर, एक हजार गुना कम "शोर" पैदा करता है - और कमरे के तापमान पर फाइबर में ग्लास से उत्पन्न ध्वनिक फोनोन के कारण होने वाले हस्तक्षेप से दर्ज किए गए निम्नतम स्तर। .
इसका दस्तावेजीकरण करने के लिए, प्रकाशिकी के सहायक प्रोफेसर विलियम रेनिंगर की प्रयोगशाला में शोधकर्ताओं ने एक अत्यधिक संवेदनशील मापने की तकनीक विकसित की।में प्रकाशित एक पेपर में उनके निष्कर्षों की सूचना दी गई हैएपीएल फोटोनिक्स.
"यह एक बहुत ही मूल्यवान फाइबर है, और शोधकर्ताओं और कुछ कंपनियों द्वारा इसमें बहुत रुचि के बावजूद, किसी ने वास्तव में संरचना द्वारा समर्थित फोनोन के व्यवहार का अध्ययन नहीं किया था, और यह वास्तव में किस हद तक 'शोर' को कम करता है," रेनिंगर कहते हैं, एक प्रायोगिक और सैद्धांतिक अरेखीय प्रकाशिकी के विशेषज्ञ।
लैब के निष्कर्ष निर्णायक रूप से प्रदर्शित करते हैं कि फाइबर "कम शोर अनुप्रयोगों के लिए एक आशाजनक मंच है, जैसे कि क्वांटम सूचना प्रसंस्करण और ऑप्टिकल संचार के लिए," रेनिंगर की प्रयोगशाला में स्नातक शोध सहयोगी लीड लेखक अर्जुन अय्यर लिखते हैं।
'शोर' का अनोखा जवाब
"शोर" किसी भी गड़बड़ी को संदर्भित करता है जो ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रकाश द्वारा भेजे जा रहे सिग्नल को मास्क या बाधित करता है।ऐसी ही एक गड़बड़ी फोनन के कारण होती है - मात्राबद्ध ध्वनिक या ध्वनि तरंगें जो परमाणु और उप-परमाणु स्तरों पर होती हैं, इस मामले में एक ऑप्टिकल फाइबर के गिलास में।
फोनोन ध्वनिक तरंगों को "बिखरने" के लिए प्रकाश की किरण का कारण बनते हैं, जिससे विभिन्न आवृत्तियों, या रंगों के स्प्लिंटर बीम बनते हैं, जो मुख्य बीम में हस्तक्षेप कर सकते हैं और ऊर्जा को कम कर सकते हैं।जबकि प्रकीर्णन के कुछ रूप विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी हो सकते हैं, यह क्वांटम अनुप्रयोगों और यहां तक कि बुनियादी ऑप्टिकल संचार में हस्तक्षेप करता है।
रेनिंगर का कहना है कि तंतुओं को बेहद कम, क्रायोजेनिक तापमान तक ठंडा करके शोर को कम किया जा सकता है, लेकिन यह "बहुत महंगा और जटिल" है।एक अन्य दृष्टिकोण शोर को ठीक करने के लिए जटिल त्रुटि-सुधार एल्गोरिदम का उपयोग करने का प्रयास करना है।
हालांकि, एंटी-रेजोनेंट खोखला-कोर फाइबर एक सीधे समाधान का प्रतिनिधित्व करता है जो कमरे के तापमान पर भी काम करता है।सह-लेखक रोड्रिगो अमेज़कुआ कोरिया और सेंट्रल फ्लोरिडा विश्वविद्यालय में ऑप्टिक्स और फोटोनिक्स कॉलेज, CREOL के अन्य शोधकर्ताओं द्वारा बनाया गया, फाइबर में फाइबर के अंदर एक खोखले कोर के चारों ओर व्यवस्थित सात खोखले केशिकाओं की एक अनूठी व्यवस्था है।
इसके परिणामस्वरूप फाइबर की कांच की बाहरी परत और कोर के माध्यम से यात्रा करने वाले प्रकाश के बीच न्यूनतम ओवरलैप होता है, जिससे कांच से निकलने वाले ध्वनिक फोनन से हस्तक्षेप समाप्त हो जाता है।
रेनिंगर की प्रयोगशाला द्वारा किए गए परीक्षणों से पता चला है कि अन्य खोखले फाइबर डिजाइनों की तुलना में शोर को कम करने में व्यवस्था 10 गुना अधिक प्रभावी है।रेनिंगर कहते हैं, "जो थोड़ा शोर बचा है वह फाइबर के अंदर हवा में ध्वनिक तरंगों के कारण होता है, इसलिए यदि आप हवा को खाली करना चाहते हैं तो यह 100 गुना अधिक प्रभावी होगा।""आपके पास अविश्वसनीय रूप से कम शोर होगा।"
"यदि दुनिया का भाग्य ऑप्टिकल फाइबर में ध्वनिक शोर को कम करने पर निर्भर करता है, तो यह वही है जिसका आप उपयोग करना चाहेंगे।"
संदर्भ: अर्जुन अय्यर, वेंडाओ जू, जे. एनरिक एंटोनियो-लोपेज़, रोड्रिगो अमेज़कुआ कोरिया और विलियम एच. रेनिंगर द्वारा "अल्ट्रा-लो ब्रिलॉइन स्कैटरिंग इन एंटी-रेजोनेंट हॉलो-कोर फाइबर्स", 18 सितंबर 2020,एपीएल फोटोनिक्स.
डीओआई: 10.1063/5.0017796
अध्ययन को सेना अनुसंधान कार्यालय और रेनिंगर के राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन कैरियर पुरस्कार से वित्त पोषण के साथ समर्थित किया गया था।
अन्य सह-लेखक रेनिंगर की प्रयोगशाला में स्नातक शोध सहयोगी वेंडाओ जू और क्रेओल के एक शोध वैज्ञानिक एनरिक एंटोनियो-लोपेज़ हैं।