Используя лазерные импульсы, можно нагревать области воздуха, формируя их в виде полой трубки, что позволяет поддерживать более низкую температуру внутри. Разница в коэффициентах преломления между этими областями создает эффект, аналогичный оптоволокну, обеспечивая передачу сигнала с минимальными потерями.
Оптоволоконные кабели обеспечивают передачу цифрового сигнала с незначительными потерями. В их основе лежит стеклянная или пластиковая нить, окруженная слоем с более низким коэффициентом преломления. Такая конструкция позволяет фотонам распространяться по сердцевине, используя эффект полного внутреннего отражения, и практически не рассеиваться по пути.
Несколько лет назад группа исследователей из Мэрилендского университета под руководством профессора Говарда Мильчберга) продемонстрировала технологию, которая помогает создавать аналог оптоволокна прямо из воздуха, применяя специальным образом подготовленные лазерные импульсы. Теперь ученым удалось существенно улучшить производительность такой системы, удлинив «воздушное оптоволокно» до 50 метров. Их статья принята к публикации в журнале Physical Review X.
Для формирования невидимого кабеля лазерные лучи направляются через сложную оптическую систему, которая придает им форму, напоминающую бублик. Высокая частота импульсов позволяет отдельным «бубликам» объединяться в длинную, вытянутую полость. Воздух внутри этой полости сохраняет свою первоначальную температуру, а оболочка, через которую проходят лазерные импульсы, нагревается. В результате коэффициент преломления сердцевины такого «кабеля» оказывается существенно больше, чем в «оболочке», что обеспечивает передачу сигнала.
Ранее физикам не хватало возможности продемонстрировать потенциал данного метода, получая «воздушное оптоволокно» лишь длиной менее метра. Его эффективность уступала традиционным кабелям: выходной сигнал был всего в полтора раза выше, чем при прямой передаче по воздуху. Однако с увеличением расстояния этот прирост становится более ощутимым. Благодаря усовершенствованной оптической системе и более мощным лазерам, авторам удалось увеличить протяженность до 50 метров, что уже применимо в некоторых практических сценариях.
Ученые утверждают, что увеличение длины «кабеля» — вопрос технологической возможности, и в скором времени они намерены провести эксперименты с лазерами большей мощности. Это позволит создать «оптоволокно» длиной около километра. Такие незаметные каналы связи могут быть применены, к примеру, для организации быстрой ближней связи или для анализа химического состава объектов на расстоянии.