Comunicatii prin fibra optica

Comunicatii prin fibra optica

De o suta de ani, undele electromagnetice si-au demonstrat utilitatea in transmiterea de informatii. Avantajul undelor electromagnetice este acela ca nu au neaparata nevoie de un conductor metalic, ci se pot propaga in vid sau materiale dielectrice.

Lumina este si ea o unda electromagnetica. Comunicatiile prin fibre optice utilizeaza unde electromagnetice in infrarosu. In cazul unui bec electric, fiecare atom al filamentului incandescent emite flash-uri de lumina care reprezinta serii de unde cu o durata scurta de viata (aprox. 10-8 s.). Cu alte cuvinte, au o lungime de unda de 3 m. Aceste surse de lumina sunt incoerente, deoarece daca suprapunem doua astfel de surse nu se observa nimic. Cu ajutorul acestor surse de lumina se poate realiza doar iluminarea globala a spatiului inconjurator. Pentru transmiterea luminii prin fibra optica trebuie ca sursa sa fie coerenta iar lungimea spectrala, cat mai mica. Interferenta este suprapunerea a doua sau mai multe unde si compunerea lor in una singura. Coerenta, pe de alta parte, este interferenta a doua unde care au aceeasi lungime si un defazaj constant intre ele. Undele electromagnetice se propaga in vid cu viteza luminii (valoarea rotunjita fiind de 300.000 Km/s).

Pentru comunicatiile prin fibra optica se utilizeaza lungimi de unda in infrarosu apropiate benzii de la 800 pana la 1600 nm, cu preferinta pentru lungimile de unda de 850, 1300, 1550 nm. Fibra optica este un fir din sticla cu un diametru mic, avand o structura alcatuita dintr-un miez din sticla cu un invelis de sticla iar peste acestea, un invelis din plastic. Diferenta intre cele doua elemente din sticla, miez si invelis, consta in proprietatile lor. Invelisul de plastic furnizeaza o protectie mecanica dar usureaza si identificarea fibrelor pentru sudare prin culorile lui. Fibra optica este un ghid de unda optic.

Descoperirea surselor de lumina laser a fost urmata de incercari repetate de a le folosi pentru transmiterea informatiei. Utilizarea atmosferei ca mediu de propagare a radiatiei optice in general, si a radiatiei laser in particular, prezinta dezavantajul variatiei aleatoare, rapide si in limite mari a caracteristicilor de propagare, fapt care scade siguranta sistemului in exploatare si creste probabilitatea erorilor in transmisie. Primii conductori optici protejati de influenta conditiilor meteo s-au construit sub forma de tuburi metalice cu corectie periodica a divergentei si directiei fasciculului cu ajutorul unui sistem de lentile si oglinzi. Sistemele functionale de comunicatii in gama optica au fost elaborate dupa obtinerea in 1972-1973 a fibrelor de sticla cu atenuare mica, utilizate la fabricarea cablurilor optice.

Font: Wikipedia. Text adaptat.

Atomi fara nucleu?

Ati auzit, probabil, de atomi fara electroni. Dar ati auzit vreodata de atomi fara nucleu? Cu laserele viitorului apropiat, ar putea deveni realitate. Cat despre atom, stiti probabil ca se poate obtine nucleul atomului fara electroni (ionizare totala). Dar ati auzit despre a obtine intregul nor de electroni fara nucleu? Si asta poate deveni realitate in viitorul apropiat, insa abia atunci cand se vor construi lasere foarte intense, cu durata unui puls de aproximativ zece attosecunde, spune PhysOrg.

Cele mai bune lasere din prezent au durata pulsului de ordinul femtosecundei, adica o milionime de miliardime de secunda, interval de timp asa de scurt incat lumina parcurge o distanta aproximativ egala cu cea a unui sir de o mie de atomi. Insa laserele viitorului vor avea pulsuri chiar mai scurte, de aproximativ cateva attosecunde, timp in care lumina parcurge aproximativ lungimea a doar cativa atomi, caci o attosecunda este de o mie de ori mai scurta decat o femtosecunda. Tot intr-o attosecunda, un electron dintr-un atom de hidrogen parcurge mai putin de 4% din orbita sa.

Intelegem atunci de ce daca transportam brusc toti electronii dintr-un atom intr-o attosecunda electronii sunt practic in aceeasi configuratie in care se gaseau cand a lovit laserul. Desigur, electronii se vor respinge apoi unul pe altul prin forta electrica si se vor imprastia. Urmarind felul in care se produce aceasta dispersie, oamenii de stiinta vor putea reconstrui pozitia lor initiala in afara nucleului. Deoarece aceasta este aproape aceeasi cu pozitia initiala in nucleu, se va putea studia precis miscarea electronilor in atomi si verifica daca ea corespunde cu adevarat predictiilor teoriei electromagnetice.

Studiul a fost efectuat de doi cercetatori de la Universitatea Freiburg, Germania, anume John Briggs si Darko Dimitrovski, si a fost publicat in New Journal of Physics 10 / 2008.

Cat de aproape suntem de a construi un astfel de laser? A fost dezvoltata deja o metoda de construire a unui laser cu puls de cateva attosecunde, dar mai este nevoie ca teste experimentale sa confirme masurarea intervalului pulsului. Cu aceste noi lasere, dinamica electronilor va fi inteleasa mult mai bine nu doar in interiorul atomilor sau ionilor, ci si in interiorul moleculelor. O intelegere mai buna a moleculelor va putea duce la o mai buna intelegere a biologiei moleculare care, la randul sau, ar conduce la progrese semnificative in domeniul medicinei.

Font: stiintaazi.ro. Text adaptat.