Engenheiros da Universidade de Illinois descobriram uma maneira de redirecionar ondas de luz inadequadas para reduzir a perda de energia durante a transmissão óptica de dados. Em um estudo, pesquisadores exploraram uma interação entre ondas de luz e som para suprimir a dispersão de luz de defeitos de material - o que poderia levar a uma comunicação de fibra óptica melhorada. Suas descobertas são publicadas no jornal Optica .

As ondas de luz se espalham quando encontram obstáculos, seja uma rachadura em uma janela ou uma pequena falha em um cabo de fibra óptica. Grande parte dessa luz se espalha para fora do sistema, mas parte dele se espalha de volta para a fonte em um fenômeno chamado retroespalhamento, disseram os pesquisadores.

"Não existe material perfeito, "disse o professor de ciência mecânica e engenharia Gaurav Bahl, quem conduziu o estudo. "Sempre há um pouco de imperfeição e um pouco de aleatoriedade nos materiais que usamos em qualquer tecnologia de engenharia. Por exemplo, a fibra óptica mais perfeita usada para transmissão de dados de longo alcance ainda pode ter algumas falhas invisíveis. Essas falhas podem ser resultado da fabricação, ou podem aparecer com o tempo como resultado de alterações térmicas e mecânicas do material. Em última análise, tais falhas definem os limites de desempenho de qualquer sistema óptico. "

Alguns estudos anteriores mostraram que a retroespalhamento indesejável pode ser suprimida em materiais especiais que têm certas propriedades magnéticas. Contudo, essas opções não são viáveis ​​para os sistemas ópticos de hoje que usam transparentes, materiais não magnéticos, como silício ou vidro de sílica, Bahl disse

No novo estudo, Bahl e o estudante de graduação Seunghwi Kim usaram uma interação de luz com ondas sonoras, em vez de campos magnéticos, para controlar o retroespalhamento.

As ondas de luz viajam através da maioria dos materiais na mesma velocidade, independentemente da direção, seja para frente ou para trás, Disse Bahl. "Mas, usando algumas interações opto-mecânicas sensíveis à direção, podemos quebrar essa simetria e efetivamente desligar o retroespalhamento. É como criar um espelho unilateral. Ao bloquear a propagação para trás de uma onda de luz, não tem para onde ir quando encontra um espalhador, e nenhuma outra opção a não ser continuar avançando. "

Para demonstrar esse fenômeno, a equipe enviou ondas de luz para uma pequena esfera feita de vidro de sílica, chamado de microrressonador. Dentro, a luz viaja ao longo de um caminho circular como uma pista de corrida, encontrando defeitos na sílica repetidamente, amplificando o efeito de retroespalhamento. A equipe então usou um segundo feixe de laser para envolver a interação luz-som apenas na direção inversa, bloqueando a possibilidade de espalhamento da luz para trás. O que seria energia perdida continua avançando, apesar de defeitos no ressonador.

Ser capaz de parar o retroespalhamento é significativo, mas parte da luz ainda está perdida na dispersão lateral, sobre os quais os cientistas não têm controle, Disse Bahl. "O avanço é, portanto, muito sutil nesta fase e só é útil em uma largura de banda estreita. No entanto, a simples verificação de que podemos suprimir o retroespalhamento em um material tão comum quanto o vidro de sílica sugere que poderíamos produzir cabos de fibra ótica melhores ou mesmo continuar a usar cabos antigos, cabo danificado já em serviço no fundo dos oceanos do mundo, em vez de ter que substituí-lo. "

Tentar o experimento em cabos de fibra ótica será o próximo passo para mostrar que esse fenômeno é possível nas larguras de banda exigidas nas comunicações de fibra ótica.

"O princípio que exploramos já foi visto antes, "Bahl disse." A verdadeira história aqui é que confirmamos que o retroespalhamento pode ser suprimido em algo tão simples como o vidro, usando uma interação opto-mecânica que está disponível em todos os materiais ópticos. Esperamos que outros pesquisadores examinem este fenômeno em seus sistemas ópticos, também, para avançar ainda mais a tecnologia. "