本報綜合消息 美國科學家目前正在研制一種以空氣為材質的新型光纖,與以往的光纖相比,該光纖擺脫了固體材料自身性能的局限,能夠實現在太空中超遠距離激光通信,同時,該光纖還可應用到大氣污染探測、高分辨率地圖、軍用激光武器等多重領域。
光纖通信之所以是一種高效率的通信方式,在于它利用固體材質的光纜,將光信號牢牢束縛在導波管中,阻止光失去密度或焦點。一般情況下,光的密度會隨著傳播距離的增加而逐漸降低,即便是激光這種具備高度定向的光束也一樣,并且還無法避免因空氣中其他氣體的干擾而失去焦點。
據了解,目前的光纖產品,其結構一般由透明的玻璃管芯和由低折射材料制成的包裹外皮組成,其作用是當光試圖逃逸出管芯時,將其反射回來。然而,固體材料有著明顯的短板:一是能夠控制和駕馭的能量有限;二是離不開鋪設管道、安裝支架等外部支持,使其無法在大氣層甚至太空這樣的特殊環境中發揮作用。
針對這一情況,該研究小組將目光大膽投向了無形的空氣,并創新出了一種可以讓空氣具備玻璃導波管一樣作用的方法。該空氣導波管的結構為一個由低密度空氣組成的“外壁”,包裹著充滿高密度空氣的內芯,通過使用超強激光脈沖能夠在空氣中電離出很細的“光絲”,而這些“光絲”會提高周圍空氣溫度,增加周圍空氣的擴散能力,并在其經過之后留下一條低密度的、內部空氣折射率低于外部氣體的空洞。
點評:
與電纜或微波等電通信方式相比,光纖通信具有傳輸頻帶寬、通信容量大、抗電磁干擾、保密性良好等優點。如果該項技術能夠得到廣泛運用,科學家們不僅可以進行極端環境下實驗,并且,未來人類的通信方式也會因此發生質的改變,在不久的將來,人類實現在太空中任意地點隨時交流的夢想或將成真。