Với sự bùng nổ của lưu lượng dữ liệu, mạng lưới truyền thông của chúng ta đang phải vật lộn để theo kịp. Theo dự báo, khối lượng thông tin được trao đổi trên toàn thế giới có thể tăng gấp đôi vào năm 2030, đặc biệt là do sự gia tăng của trí tuệ nhân tạo, phát trực tuyến và các đối tượng được kết nối. Để hấp thụ được lượng dữ liệu kỹ thuật số này, cơ sở hạ tầng hiện tại sẽ phải thích ứng.
Bộ khuếch đại được làm từ silicon nitride, dựa trên cấu trúc phức tạp của các ống dẫn sóng xoắn ốc. Thiết kế này tối ưu hóa luồng ánh sáng và hạn chế tổn thất. Kết quả: giảm nhiễu, tín hiệu ổn định hơn và khả năng khuếch đại các truyền dẫn cực yếu—chẳng hạn như những truyền dẫn được sử dụng trong liên lạc không gian.
Mặc dù thành phần mới này được ngành viễn thông quan tâm, nhưng nó cũng có thể cách mạng hóa các lĩnh vực khác, bao gồm cả y học. Nhờ băng thông rộng, bộ khuếch đại có khả năng xử lý tín hiệu ánh sáng ở nhiều bước sóng khác nhau, bao gồm cả ánh sáng khả kiến và hồng ngoại. Điều này mở đường cho các loại laser y tế chính xác hơn, có khả năng chụp ảnh hoặc phân tích mô với độ chính xác cao hơn.
"Với một vài điều chỉnh, việc sử dụng nó có thể được mở rộng sang ánh sáng khả kiến, giúp chẩn đoán, phân tích hoặc điều trị y tế", Peter Andrekson nói thêm. Mục tiêu: phát hiện sớm một số bệnh nhờ độ phân giải tốt hơn và hệ thống nhỏ hơn.
Được thu nhỏ thành một con chip có kích thước chỉ vài cm, bộ khuếch đại của Chalmers cũng có thể được tích hợp vào tất cả các loại thiết bị và thiết kế mô-đun của nó giúp dễ dàng sao chép cho các hệ thống mạnh hơn. Do đó, một tia laser duy nhất sử dụng công nghệ này có thể được sử dụng trong kính hiển vi, ảnh ba chiều, hình ảnh tiên tiến hoặc đặc tính vật liệu.
Một lợi thế đáng kể khác: chi phí. Nhỏ gọn hơn và nhiều hơn tiết kiệm năng lượng, bộ khuếch đại sẽ làm giảm kích thước và giá thành của thiết bị laser, giúp các công nghệ này dễ tiếp cận hơn. Điều này sẽ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong các bệnh viện, trung tâm nghiên cứu và thậm chí là các ngành công nghiệp.
Một bước tiến vượt bậc cho truyền thông cáp quang
Trong bối cảnh này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers ở Thụy Điển đang công bố một bước đột phá: một bộ khuếch đại quang có khả năng tăng gấp mười lần lượng dữ liệu được truyền mỗi giây qua mạng cáp quang. "Các bộ khuếch đại được sử dụng ngày nay cung cấp băng thông khoảng 30 nanomet. "Bộ khuếch đại của chúng tôi đạt tới 300 nanomet", Peter Andrekson, giáo sư về quang tử và là tác giả chính của nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature giải thích.Bộ khuếch đại được làm từ silicon nitride, dựa trên cấu trúc phức tạp của các ống dẫn sóng xoắn ốc. Thiết kế này tối ưu hóa luồng ánh sáng và hạn chế tổn thất. Kết quả: giảm nhiễu, tín hiệu ổn định hơn và khả năng khuếch đại các truyền dẫn cực yếu—chẳng hạn như những truyền dẫn được sử dụng trong liên lạc không gian.
Mặc dù thành phần mới này được ngành viễn thông quan tâm, nhưng nó cũng có thể cách mạng hóa các lĩnh vực khác, bao gồm cả y học. Nhờ băng thông rộng, bộ khuếch đại có khả năng xử lý tín hiệu ánh sáng ở nhiều bước sóng khác nhau, bao gồm cả ánh sáng khả kiến và hồng ngoại. Điều này mở đường cho các loại laser y tế chính xác hơn, có khả năng chụp ảnh hoặc phân tích mô với độ chính xác cao hơn.
"Với một vài điều chỉnh, việc sử dụng nó có thể được mở rộng sang ánh sáng khả kiến, giúp chẩn đoán, phân tích hoặc điều trị y tế", Peter Andrekson nói thêm. Mục tiêu: phát hiện sớm một số bệnh nhờ độ phân giải tốt hơn và hệ thống nhỏ hơn.
Được thu nhỏ thành một con chip có kích thước chỉ vài cm, bộ khuếch đại của Chalmers cũng có thể được tích hợp vào tất cả các loại thiết bị và thiết kế mô-đun của nó giúp dễ dàng sao chép cho các hệ thống mạnh hơn. Do đó, một tia laser duy nhất sử dụng công nghệ này có thể được sử dụng trong kính hiển vi, ảnh ba chiều, hình ảnh tiên tiến hoặc đặc tính vật liệu.
Một lợi thế đáng kể khác: chi phí. Nhỏ gọn hơn và nhiều hơn tiết kiệm năng lượng, bộ khuếch đại sẽ làm giảm kích thước và giá thành của thiết bị laser, giúp các công nghệ này dễ tiếp cận hơn. Điều này sẽ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong các bệnh viện, trung tâm nghiên cứu và thậm chí là các ngành công nghiệp.
