Група дослідників з Lumenisity - відділення Дослідницького центру оптоелектроніки Університету Саутгемптона за підтримки Microsoft створила кабель із порожнім сердечником.

Як стверджують розробники з Lumenisity, їхній кабель забезпечує найнижчий рівень затримки сигналу з коли-небудь зареєстрованих в оптоволокні. За словами дослідників, їм вдалось досягти 0,091 дБ/км на довжині хвилі 1550 нм, використовуючи двогніздне антирезонансне безвузлове волокно (DNANF).

Цей показник нижче мінімального - 0,14 дБ/км, характерного для передових сучасних кварцових волокон. Істотного покращення цього показника не відбувалось із 80-х років минулого століття. Дослідники наголошують, що це одне з найважливіших покращень технології хвильоводів за останні 40 років.

Традиційне одномодове волокно спрямовує світло через скло, сповільнюючи сигнали приблизно до 200 млн м/сек. Це складає дві третини від потенційної швидкості цих сигналів у вакуумі. Між тим волокна із порожньою серцевиною спрямовують світло переважно через повітря, що дозволяє приблизно удвічі скоротити затримку та мінімізувати нелійні ефекти.

Однак існує і суттєвий недолік. Подібні конструкції із порожньою серцевиною втрачають енергію зі швидкістю, яка перевищує 1 дБ/км. Це обмежує їхнє використання виключно короткими спеціалізованими лініями зв'язку.

Запропонована розробниками з з Lumenisity конструкція DNANF долає ці обмеження за рахунок використання концентричних скляних трубок товщиною всього кілька мк. Вони діють подібно до крихітних дзеркал, відбиваючи світло назад у повітряний сердечник та пригнічуючи моди вищого порядку.

Випробування двогніздового антирезонансного безвузлового волокна на котушках довжиною 15 км з використанням кількох методів вимірювання підтвердило, що згасання становить менше 0,1 дБ/км. Важливо також, що втрати залишались нижчими за 0,2 дБ/км у спектральному діапазоні 66 ТГц. Цей діапазон значно ширший за вузькі телекомунікаційні "вікна", що найкраще працюють на основі кремнію.

Розробники також зазначили, що хроматична дисперсія - поширення різних довжин хвиль із різною швидкістю в одному середовищі, була у 7 разів нижчою, ніж у більш старих версіях оптоволокна. Це дозволяє спростити конструкцію прийомопередавача та скоротити витрати енергії мережевим обладнанням.

Microsoft придбала Lumenisity у 2022 році, прагнучи вивести технологію DNANF з лабораторії на рівень комерційного використання. Тоді створене дослідниками оптоволокно досягало втрат сигналу близько 2,5 дБ/км, що було неспівставно з традиційним мінімальним показником у 0,14 дБ/км для склянного волокна.

За результатами пілотного проєкту, який проводився паралельно із дослідженнями науковців з Lumenisity, у Microsoft заявили, що близько 1 тис. 200 км нового оптоволокна успішно передають реальний трафік. У 2024 році у рамках конференції Microsoft Ignite гендиректор Сатья Наделла заявив, що компанія планує розгорнути 15 тис. км оптоволокна в мережі Azure протягом наступних двох років для підтримки підключення ШІ.

За словами одного з розробників Франческо Полетті, низький рівень втрат сигналу дозволить операторам виключити одну з двох-трьох ділянок з підсилювачами та таким чином значно скоротити капітальні та експлуатаційні витрати. Масштабування виробництва вимагатиме нового обладнання, а стандарти ще не розроблені. Але вперше волокно, що передає світло повітрям, працює швидше і має менші втрати, ніж скло, яке воно намагається замінити.

Інформація щодо розробки опублікована у журналі Nature Photonics.