【沙龙会·(s36)官方网站】超强激光脉冲制造“空气”光纤或可实现超长距离通信

本文摘要：一项可实现超强长距离通信的技术，甚至可应用于到人类未来的火星殖民地美国的科学家正在研制一种以空气为材质的新型光纤。该光纤挣脱了液体材料自身性能的局限，需要在太空中构建超强远距离的激光通信，同时还可以应用于到大气污染观测、高分辨率地图、军用激光武器等领域。 光纤通信之所以是一种高效率的通信方式，在于它利用液体材质的光缆，将光信号牢牢地束缚在导波管之中，制止光丧失密度或焦点。一般情况下，光的密度不会随着传播距离的减少而渐渐减少，即便是激光这种不具备高度定向的光束也一样。

一项可实现超强长距离通信的技术，甚至可应用于到人类未来的火星殖民地美国的科学家正在研制一种以空气为材质的新型光纤。该光纤挣脱了液体材料自身性能的局限，需要在太空中构建超强远距离的激光通信，同时还可以应用于到大气污染观测、高分辨率地图、军用激光武器等领域。　　光纤通信之所以是一种高效率的通信方式，在于它利用液体材质的光缆，将光信号牢牢地束缚在导波管之中，制止光丧失密度或焦点。一般情况下，光的密度不会随着传播距离的减少而渐渐减少，即便是激光这种不具备高度定向的光束也一样。

同时，它还无法防止因为空气中其他气体的阻碍而丧失焦点。　　目前的光纤产品，其结构一般由半透明的玻璃管芯和由较低反射材料做成的包覆外皮构成。外皮的起到是当光企图逃离现场出有管芯时，将其光线回去。

不过，液体材料具有显著的短板。一是需要掌控和匹敌的能量受限，二是必不可少铺设管道、加装支架等外部反对，使其无法在诸如大气层甚至太空这样的类似环境中发挥作用。

　　针对这一情况，本次研究的主持者、美国马里兰大学物理学教授霍华德米尔克伯格，将目光大胆投向了无形的空气。他和自己的团队创意出有一种可以让空气不具备玻璃导波管一样起到的方法。空气导波管的结构为：一个由低密度空气构成的外壁，包覆着充满著高密度空气的内芯。

而与普通光纤一样，外壁的折射率要高于内芯。这种结构的空气导波管需要长距离、无损耗地传输光信号。　　霍华德团队生产空气导波管的方法，是用于极强激光脉冲。激光脉冲需要在空气中电离出有很细的光丝，而这些光丝会提升周围空气的温度，令其空气蔓延，并在其经过之后留给一条低密度的、内部空气折射率高于外部气体的空洞。

　　光丝不存在的时间较短得难以置信，只有大约一万亿分之一秒，而空洞则可以存活几毫秒，完全是激光脉冲的一百万倍。霍华德团队指出，于是以因为空气导波管需要较长时间的不存在，因而单个的它就可以传导激光并搜集信号。

　　目前霍华德的团队正在致力使空气导波管的长度超过最少50米。凭借该技术，我们不仅可以对大气上层或核反应堆这样的极端环境展开化学分析，改良激光雷达的性能以绘制高分辨率的三维地形图，最后还能在太空中的给定地方随时交流让人类未来的通信方式再次发生质的转变。

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