مقدمه
فیبر نوری تو خالی چیست؟ فیبر نوری سال‌هاست به عنوان ستون فقرات ارتباطات جهانی شناخته می‌شود. امروزه تقریباً همه‌چیز از اینترنت خانگی تا ارتباطات بین‌قاره‌ای به این فناوری وابسته است. اما یک محدودیت همیشگی وجود دارد: تضعیف یا همان افت سیگنال در طول مسیر. حتی بهترین فیبرهای شیشه‌ای فعلی هم مقداری از انرژی نوری را از دست می‌دهند و همین مسئله باعث نیاز به تقویت‌کننده‌های متعدد و افزایش هزینه‌ها می‌شود. حالا محققان توانسته‌اند نوعی فیبر نوری جدید طراحی کنند که با کاهش بی‌سابقه تلفات، چشم‌انداز تازه‌ای برای آینده اینترنت ترسیم کرده است.
فیبر توخالی (Hollow-Core Fiber) چیست؟
در فیبرهای معمولی، نور از شیشه عبور می‌کند. این باعث می‌شود سرعت انتقال کمی کمتر از سرعت نور در خلا باشد و همواره بخشی از انرژی در اثر جذب و پراکندگی از بین برود. در فیبر توخالی، به جای شیشه، هسته با هوا پر شده و نور از میان آن حرکت می‌کند. این موضوع دو مزیت اساسی دارد: اول اینکه سرعت انتقال افزایش می‌یابد چون نور در هوا سریع‌تر حرکت می‌کند، و دوم اینکه افت سیگنال کاهش چشمگیری پیدا می‌کند.
دستاورد جدید محققان
به تازگی گروهی از پژوهشگران نوعی فیبر توخالی با نام علمی Double Nested Antiresonant Nodeless Hollow-Core Fiber (DNANF) معرفی کرده‌اند. این فیبر توانسته رکورد جهانی جدیدی ثبت کند:
-
افت تنها ۰٫۰۹۱ دسی‌بل بر کیلومتر
-
۴۵٪ سرعت انتقال بالاتر نسبت به فیبرهای شیشه‌ای
-
پهنای باند وسیع‌تر در حدود ۶۶ ترگاهرتز
این اعداد نشان می‌دهد که فناوری جدید نه‌تنها محدودیت‌های فعلی را پشت سر گذاشته، بلکه راه را برای کاربردهای گسترده‌تری باز می‌کند.
مقایسه با فیبرهای شیشه‌ای سنتی
در فیبرهای شیشه‌ای، افت سیگنال حدود ۰٫۱۴ دسی‌بل بر کیلومتر است، در حالی که DNANF این مقدار را به ۰٫۰۹۱ رسانده است. این تفاوت کوچک روی کاغذ، در مقیاس چند صد کیلومتر یا مسیرهای بین‌قاره‌ای بسیار بزرگ می‌شود. همچنین نیاز به تکرارکننده‌ها و تقویت‌کننده‌های نوری کاهش می‌یابد که هم هزینه نگهداری شبکه را کم می‌کند و هم مصرف انرژی را پایین می‌آورد.
کاربردهای احتمالی
این فناوری می‌تواند در حوزه‌های مختلف تأثیرگذار باشد:
-
مراکز داده: انتقال سریع‌تر و کم‌هزینه‌تر حجم عظیم اطلاعات.
-
شبکه‌های مخابراتی جهانی: کاهش تجهیزات میانی و افزایش کیفیت ارتباط.
-
اینترنت پرسرعت برای کاربران خانگی: زمینه‌سازی برای نسل جدید ارتباطات گیگابیتی.
-
کاربردهای علمی و صنعتی: از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی گرفته تا سیستم‌های پیشرفته تصویربرداری.
چالش‌ها و موانع
با وجود این دستاورد مهم، هنوز موانعی برای تجاری‌سازی وجود دارد. هزینه تولید این نوع فیبر بالاست و نیاز به فرآیندهای ساخت دقیق دارد. همچنین باید استانداردهای جهانی برای استفاده عملی از این فناوری تدوین شود. دوام و پایداری آن در شرایط واقعی نیز باید طی آزمایش‌های گسترده بررسی شود.
نتیجه‌گیری
فیبر نوری توخالی DNANF نویدبخش آینده‌ای است که در آن اینترنت جهانی سریع‌تر، کارآمدتر و کم‌هزینه‌تر خواهد بود. کاهش بی‌سابقه تلفات و افزایش سرعت انتقال داده، این فناوری را در ردیف مهم‌ترین دستاوردهای مخابراتی سال‌های اخیر قرار می‌دهد. اگر مسیر تجاری‌سازی آن هموار شود، می‌توان انتظار داشت که در یک دهه آینده، زیرساخت‌های ارتباطی جهان دستخوش تحولی عظیم شوند.
