美国威斯康星大学研发新型光纤结构 传输高品质图像

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美国威斯康星大学研究人员在发现了一种让多个光束在单股光纤中传播的方法后,大学工程师们又发现他们研发的新型光纤结构能够传输高质量的图像,并且与当今广泛使用的内窥镜光纤成像效果类似,甚至效果更佳。

该项发现不仅有助于研发新一代高速通讯技术,还能为生物医学成像提供帮助。《自然通讯》上刊登了此次研究成果。

当今互联网传输数据的主力——传统光纤仅有能通过单束光线的渠道。为了能够传输更多数据,电气工程副教授Arash Mafi 和研究生研究助理Salman Karbasi 在2013年研发出了一种多芯光纤。

Mafi和Karbasi利用一种被称为“安德森定域化”的现象设计出一种具有强大散射机制的光纤,这种散射机制能使光束锁定在光纤内。

这种光线由两种可以分散光线的聚合物随机分布构成。光纤混乱的内部结构能让光束穿过光纤并使外侧凝固,可容纳多束光线。

Mafi表示:“我认为这种光线可以传输图像。但是据估计分辨率和对比度不会非常高。”研究小组使用该种光纤下载了一个宽30微米的图像(约为人类头发粗细的三分之一)。光纤的另一头连接镜头,将放大的图像投射到屏幕上。Mafi表示这种光纤可实现直接一对一的低像素,高对比度的图像传输。他说:“我们对能够使用这种光线传输如此高质量的图像感到十分惊讶,图像质量并没有因为光纤内部杂乱无章受到影响。”

参与此次编写研究论文的还有威斯康星大学本科生 Ryan Frazier,和克莱姆森大学的Thomas Hawkins 和 John Ballato 。

接下来研究人员将进一步改善光纤构建流程,以减少数据流失。

图像传输 网络传输中光纤比铜缆更胜一筹

1,只要是懂一点网络技术的人都知道,对于网线超过一定的距离,信号衰减到无。这个距离理论上是100米,这样使得大型的网络中的交换机不能集中统一管理十分麻烦。

2,理论上现阶段的双绞铜缆网线是有一定的抗干扰性,但是这个性能很差,稍稍多一些的网线交叉或者并行之后,在客户端进行测试就会发现出现大量丢包现象,速度越大丢包率越明显,甚至会出现大范围的锯齿。如果是无盘,甚至会使客户机无法启动,直接停留在DHCP。

3,因为氧化、腐蚀等各方面因素,使得铜缆网线在寿命方面是比较短的,通常情况下2到3年就老化了,使得性能大打折扣。让网吧业主不得不考虑更换新的网线。

4,铜缆网线存在掉包。不要总以为ping外网,路由器什么的才会产生掉包,局域网同样会,而且速率越高的局域网掉包率越高。

就目前看来,比铜缆更好的,更有发展潜力的,绝对是非光纤莫属了。

且有以下几点优势:

1、光纤几乎不存在任何衰减,只有lc或sc头自身略有衰减,而且这并不会造成距离上的影响,通常在20dB以内,完全忽略不计。除非这条光纤距离太长,例如长达2.2公里的多模光纤,在传输中就彻底没信号了,否则只要有信号,速度就是与发送端相当的。

2、抗干扰性强、零掉包率,无论在光纤周围盘绕着多么复杂的强电,传输速度始终保持一致。此外,传输过程中掉包现象的概率几乎为零,测试时200成品多模跳线作为干线,电信的软件在满机时是测不出来。

3、使用寿命很长、兼容性高,市场上一般的光纤可以用到10年甚至更久,这一点铜缆网线是无法相比的。而且兼容性很高,光纤在未来网络高速提升中,无论是1兆10兆甚至未来的万兆,10万兆,任何一条跳线都是通用的,不会像铜缆网线那样有5类6类甚至10几类,不会存在淘汰的问题。

4、成本上有优势,依照市场上一般的光纤20元每端,2元/米计算,成本不高,和优质的6类线相比有绝对优势。同时,外观上看也是高档次的体现!对于网吧业主来说,一个高档次的网吧,可以带来更多的收益。因为这是光纤网吧!绝对上档次。

光纤由于是采用玻璃丝做的,所以很脆弱,不允许产生小于弯曲半径的弯折,这也是光纤在使用过程中要注意的地方。

新型光导纤维传输速度达光速99.7%

英国南安普顿大学的研究人员制作出一种新型光导纤维,能够以99.7%的光速传输数据。

研究人员利用这种新型光导纤维实现了73.7Tbps的数据传输速度——大约相当于10TBps,较当今最先进的49Gb光导纤维快了1000倍,而且延迟率为降低。

真空中的光速299,792,458米/秒。但在其他介质中的速度通常会慢很多。在用石英玻璃制成的常规光导纤维中,光速会放慢31%。事实上,光在空气中的传输速度反而快于玻璃,正因如此,南安普顿大学的研究人员才使用了一种几乎完全填充空气的中空光导纤维。

这并非研究人员首次尝试制作中空光导纤维,但此前在碰到弯曲部位时遇到了困难。在普通的光导纤维中,玻璃或塑料材料有一定的折射率,可以引导光线在光导纤维内的走向,从而实现长距离传输。而如果移除玻璃或塑料,光线就会射向外部,导致信号立刻缺失。每段光导纤维中的玻璃和空气的接触面也会产生干扰,并限制整体的光频带宽。

研究人员通过彻底改进中空设计来克服了这个问题,使用了一种光子带隙边缘(photonic-bandgap rim)。这种新设计可以实现低损耗(3.5dB/km)、宽带宽(160nm),以及远好于常规光导纤维的延迟率,从而使得光线和数据的传输速度提升了31%。

为了实现73.7Tbps的传输速度,研究人员还使用波分复用(WDM)配合模分复用(MDM)来传输三个96信道的模式,每个信道的速度为256Gpbs。模分复用是一种新技术,涉及到空间滤波——通过偏振器来旋转信号,以便使用更多的光导纤维。但无论如何,这是目前在实验室中所能实现的最快的数据传输速度之一。

从实际应用角度来看,3.5dB/km的损耗完全可以接受,但短期内无法替代传统的光导纤维。不过在数据中心和超级计算机互联等短距离传输领域,这种光导纤维却可以极大地提升速度,并改善延迟状况。

Nufern推出新型光纤:适用于连续光纤激光器

Nufern公司宣布进一步扩充其已经取得成功的匹配型NuMATCH光纤产品线,新型系列光纤被称之为NuMATCH+或者M+。该系列光纤在技术指标公差控制方面比M系列光纤高出25%以上,并且在业界首次限定的模场直径(MFD)指标。这些独一无二的性能导致M+系列光纤家族在有源和无源光纤熔接时能够获得最可能低的熔接损耗。

Nufern首先推出的超匹配NuMATCH+光纤包括掺镱的20/400和30/250大模场光纤以及他们超匹配的无源光纤,其中20/400-M+光纤是适合连续光纤激光器的理想光纤,尤其适合高功率应用,而30/250-M+光纤则针对脉冲应用优化设计。这些M+系列光纤采用了业界最新一代的玻璃组分和最严格的物理尺寸控制以及模场直径(MFD)指标控制。进一步提升的公差控制水平以及严格的模场直径(MFD)指标控制的M+光纤能够在有源和无源光纤实现低损耗熔接方面提升兼容性,使用M+系列光纤能够实现最坚固的,最低损耗的光纤激光器或者光纤放大器光路链路。

光纤产品线经理George Oulundsen指出:“为了回应客户对我们已经成功推出的NuMATCH系列光纤的反馈,我们决定进一步扩充我们匹配型光纤的产品线,退出M+系列光纤,这些超精密匹配光纤在M系列光纤的基础上提供了更为严格的技术指标公差范围,并且在光纤业界第一次提供了大模场光纤模场直径(MFD)的技术指标,这将确保用户在使用M+光纤进行有源和无源光纤熔接时能够获得可能最佳的性能表现。”

新型光纤:可当太阳能电池 比头发丝还细

最新一期《先进材料》杂志上刊登了这样一则消息:来自宾夕法尼亚大学的一支科研团队成功研制出一种比头发丝还细,可以作为太能电池使用的硅光纤。据悉,这种光纤的主要功能不是用来传递或者使用能量,更多的是产生能量。将光纤转化为太阳能电池的逻辑看似就有违正常思路,不过科研人员们却完成了这项研究。

在他们早期的高压化学技术开发中,尝试了将太阳能电池材料的微粒一层一层地填入硅光纤的空隙中,结果这种微小的硅光纤竟然真的可以吸收太阳辐射并将其转化成电能。

这次成功的尝试另研究人员们感到无比兴奋,据该团队负责人说:“有了这种硅光纤,我们可以做很多之前想都不敢想的事,比如我们可以将材料塞进衣服里,借助衣物就能为设备充电,或者是用它制成化学传感以及生物医学设备。”

新型光纤让看3D电影不戴眼镜成为可能

麻省理工学院的电气工程师和材料科学家近日制造出一种神奇的光纤,用其编织成的柔性显示屏可以播放3D图像而观众不必佩戴特制眼镜来观看。该研究近期发表在《自然·光学》网站上。

说起3D立体显示技术,我们会立即想起3D电影,呈现在眼前的立体效果令人有逼真的、身临其境的感觉。但如今主流的3D立体显示技术仍然不能使我们摆脱特制眼镜的束缚,这使得其应用范围以及使用舒适度都打了折扣,而且不少3D技术若长时间体验,会让观众产生恶心眩晕等感觉。于是,3D立体显示能够持续发展的动力,就落到了裸眼3D显示技术这一前沿科技身上。

光纤的工作原理是,在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。

拥有同样工作原理的新光纤独特之处在于,其纤维的纤芯嵌入了一个微小的液滴。当激光照射液滴时,会发生散射。纤芯的四周覆以多层不同光学性质的材料,发挥镜子一样的作用,这样就可以有效地创造出360度的激光束。光纤纤芯的四周还有四个通道,灌入液晶,每条通道与两个电极相连,通过改变施加在液晶上的电压,可以改变其透明度。虽然结构如此复杂,但这种光纤的直径仅为400微米(0.4毫米),而人的头发的直径为100微米,液晶显示器的像素大约为300微米。

研究人员可以把很多工作控制在一个“像素”的基础上进行,即可以沿着纤维从头到尾、从前到后制作出无数的激光点。换句话说,如果一个电视屏幕由这些纤维构成,这一边可以显示一个图像,而另一侧可以显示不同的图像。这样坐在电视屏幕前的不同观众,可以看到完全不同的电视节目。同样,观众不用戴3D眼镜就可以观看完美的3D影像,而且坐在电视屏幕后面的观众也能收看。

这种光纤的唯一缺点是,目前在每个光纤中还只能放入一滴液滴。研究人员正在设法让液滴来回运动的速度足够快,以形成多像素的效果。更值得注意的是,这种新纤维具有伸展性,可以制成数公里长。

新纤维可到达人体的任何部位,因此可以制成高度精确的医疗装置。新光纤还可以应用于光动力疗法,即利用光来激活药物,光动力疗法是目前唯一相对非侵入性的和无毒的治疗癌症的方法。

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