Лазеры прочно вошли в нашу повседневную жизнь.

От телефонов и планшетов до беспилотных автомобилей и передачи данных — даже информация, которую вы читаете прямо сейчас, скорее всего, доставляется вам с помощью лазеров.

Область применения этой технологии настолько широка, что даже исследователи, которые ежедневно имеют дело с лазерами, не перестают удивляться.

Среди них научный сотрудник Университета Квинсленда доктор Мартин Плёшнер из Школы информационных технологий и электротехники (ITEE).

«Я работаю с лазерами последние 15 лет, и все же я часто с удивлением обнаруживаю их в самых неожиданных местах», — сказал доктор Плёшнер.

«Во многих своих приложениях лазеры работают в части спектра, невидимой для наших глаз.

«И то, чего не видят глаза, часто не знает разум.

«Если бы лазеры больше работали в видимой части спектра, мир вокруг нас был бы великолепным лазерным шоу».

Одним из таких скрытых применений лазеров является оптическая передача данных , когда лазерный свет проходит по оптическим волокнам для доставки информации.

Но постоянно растущий спрос на более быстрый и частый доступ к данным доводит оптоволоконные сети по всему миру до предела своих возможностей — так называемого «нехватки пропускной способности».

Доктор Джоэл Карпентер из ITEE UQ сказал, что импульсы лазерного света, передаваемые по стеклянным или пластиковым волокнам, движутся с разной скоростью и могут перекрываться, замедляя процесс.

«Представьте, что вы кричите другу через длинную бетонную трубу», — сказал доктор Карпентер. «Ваше сообщение будет искажаться в зависимости от того, насколько сильно эхо трубы, и вам также придется ждать, пока стихнет эхо от одного сообщения, прежде чем вы сможете отправить следующее.

«Это аналогичная проблема в больших группах компьютерных серверов, где количество эха зависит от формы и цвета лазеров, запускаемых в оптическое волокно ».

Измерение свойств лазеров жизненно важно для внесения улучшений, но не существует метода, позволяющего полностью охватить всю эту сложность.

До нынешнего момента.

Доктор Плёшнер, доктор Карпентер и их команда, обладающая опытом в области манипулирования лазерным лучом, его формирования и характеристики, стремились решить эту проблему.

Они сотрудничали с ведущим производителем лазеров II-VI Inc. и потратили три года на то, чтобы сделать лазеры быстрее и улучшить их характеристики.

Они разработали инструмент, который измеряет мощность лазеров с поверхностным излучением с вертикальным резонатором (VCSEL) и позволяет анализировать большие объемы данных, которые несет их свет.

«Сама система размером с обувную коробку просто вставляется на пути лазерного луча», — сказал доктор Плёшнер.

«Он может рассказать нам, как лазерный луч эволюционирует во времени и меняет свою форму и цвет.

«Эта информация имеет решающее значение для того, как луч проходит по оптоволокну».

Результаты теперь могут быть использованы для улучшения следующего поколения лазеров.

«Наш инструмент позволит определить особенности луча, которые способствуют «рассеиванию импульсов» в оптической линии связи, что замедляет передачу данных», — сказал доктор Плёшнер.

«Лазерные инженеры затем могут проектировать лазеры без этих мошеннических функций, что приводит к оптическим соединениям с более высокой скоростью и большей дальностью действия.

«И любой инструмент, который может способствовать более быстрой передаче данных на большие расстояния, полезен».

Доктор Плёшнер сказал, что усовершенствованная лазерная технология принесет пользу целому ряду отраслей, от телекоммуникаций до безопасности и автомобилестроения.

«Автономные автомобили используют лазеры для создания трехмерного изображения сцены, чтобы помочь им ориентироваться в пробках или парковаться задним ходом в узком месте», — сказал он.

«И вас сканируют сотни крошечных лазеров каждый раз, когда вы используете распознавание лиц для разблокировки своего смартфона.

«Неудивительно, что существует огромный спрос на лазеры с улучшенными характеристиками.

«Этот прорыв откроет информационную сокровищницу оптических лучей».

Исследование опубликовано в Nature Communications.