Физики нашли способ повысить эффективность оптоволокна с жидким сердечником в 1000 раз
Международная группа ученых решила заморозить оптоволокно с жидким сердечником для создания резких фазовых переходов. Эксперименты показали, что этот подход открывает новые возможности для нейроморфных вычислений.
При смене фазового состояния вещества его свойства заметно изменяются. Лава остывает и превращается в твердый камень, замороженная резиновая подошва обуви становится хрупкой, пары этилового спирта воспламеняются легче, чем жидкая фаза. Изменяются физические, электрические и механические свойства вещества, индекс преломления и плотность, а значит, и то, как свет проходит через вещество.
Оптоволокно получают вытягивая из расплавленного стекла тонкую нить. По сердечнику оптоволокна инженеры научились быстро передавать свет на длинные дистанции. Но это не единственный тип оптоволокна. Для детекторов, волоконных лазеров и эндоскопов используют пустотелое оптоволокно. Пустой сердечник специалисты заполняют разными газами и жидкостями. Эта система может работать как маленькая химическая лаборатория или точный термометр.
Международная группа исследователей разработала новый тип оптоволокна. Они заморозили оптическое волокно с жидким сердечником в азоте. В результате система смогла значительно превзойти обычное оптоволокно по эффективности. Статья об этом опубликована в журнале Optica.
«Важнее всего то, что замороженная часть сердечника продолжала проводить оптический сигнал. Более того, и жидкая, и затвердевшая части способны проводить сверхзвуковые волны», — высказал мнение один из авторов исследования Саймон Зайдерер (Simon Seiderer).
Новое волокно состоит из кварцевого стекла с полостью внутри, в ней заключен жидкий сероуглерод CS₂. Физики замораживали его до 77 кельвин для экспериментов. В системе проявилось рассеяние Мандельштама — Бриллюэна, хорошо изученное для традиционного оптического волокна. Это означает, что свет и звук в выбранной среде сильно связаны друг с другом.
Ученые считают, что фазовый переход в среде создает плотную, содержащуюся в небольшом пространстве среду, где показатель преломления значительно меняется, вследствие чего возникают условия для гигантского усиления Бриллюэна. При таком эффекте оптическая волна значительно усиливается за счет взаимодействия с акустическими волнами.
Исследователи выяснили, что в замороженном волокне с жидким сердечником оптоакустическая связь, коэффициент усиления Бриллюэна, в 1000 раз больше, чем в стандартных оптических волокнах — больше 3000 Вт⁻¹·м⁻¹. Причем обычно для этого нужно длинное волокно, а в эксперименте использовали всего 27,5 сантиметра и лазер с низкой мощностью накачки (0,03 милливатта).
Физики также смогли сделать оптоакустическую память на основе нового волокна. Информация передается от быстрой световой волны к гораздо более медленным звуковым волнам, а затем преобразуется обратно в свет. Акустические волны слабее затухают и дольше распространяются, но при этом несут в себе информацию о породившем их световом излучении. При обратном преобразовании из звука в свет информацию можно считать. Разработка ученых снизит затраты энергии в фотонных нейроморфных вычислениях на волокне.
«Заморозив жидкий сердечник, мы создали совершенно новую физическую платформу, обеспечивающую экстремальные нелинейности при простоте работы. Хотя демонстрация высокоэффективной оптоакустической памяти — фантастический первый шаг, такой уровень связи света и звука открывает захватывающие новые возможности не только для нейроморфных вычислений, но и для квантовой обработки информации, микроволновой фотоники и высокоточного зондирования», — подытожил Стиллер.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые создали математическую модель, которая показала вероятную гибель древнего спутника Венеры из-за гравитационных сил. Теоретическое исследование предлагает один из сценариев развития Солнечной системы, чтобы понять причины кардинальных различий в эволюции Земли и ее соседки.
91% родителей считают игры важными для развития ребенка, однако лишь единицы сами предлагают детям поиграть. Взрослые сильно тревожатся из-за увлечения детей смартфонами, хотя зачастую сами преувеличивают время, которое школьники проводят в сети. К таким выводам пришли ученые НовГУ, изучив, как гаджеты и занятость взрослых меняют досуг младшеклассников.
Остров Пуэрто-Рико столкнулся с неожиданно быстрой и жесткой засухой в период, который традиционно считается сезоном дождей. К 25 августа умеренная и сильная засуха охватила 75% территории архипелага, а зоны экстремального дефицита влаги разрослись до 44%. Еще в мае там не фиксировали никакой засухи, однако всего за три месяца ситуация резко ухудшилась.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Американские арахнологи открыли в Скалистых горах на севере Айдахо новый вид паука из рода Hexura, представители которого прежде встречались лишь на северо-западе США и в Канаде. Обнаруженная группа живет примерно в 500 километрах восточнее известного науке ареала. Пауки Hexura тесно связаны с местом обитания и не расселяются на большие расстояния, поэтому ученым еще предстоит выяснить, как новый вид оказался так далеко от известных популяций.
«Росатом» рассматривает возможность создать под Мурманском новое предприятие для достройки плавучих атомных энергоблоков. Причина в том, что количество заказов госкорпорации растет, а существующих мощностей партнеров может не хватить.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии