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■杜勝望去年成功首證「光前驅波」的存在,打開「光通訊」的第2條通道,為「光通訊」帶來革命性的突破。香港文匯報記者彭子文 攝
——不再只限光纖 其他波長也可通訊變相加速
香港文匯報訊(記者 黃德正)早在百多年前,已有科學家提出「光通訊」理論,原理是把訊息編制在光脈衝內,再透過媒介傳訊。但由於一直以來都無合適媒介,光脈衝未及傳至目的地,已消失得無影無蹤,令「光通訊」成為空中樓閣,難以付諸應用。直至45年前,「光纖之父」高錕研究出高純度光纖,成功解決光能量消耗的問題,打開「光通訊」通道。香港科技大學物理學系助理教授杜勝望的研究團隊,去年成功首證「光前驅波」(Optical Precusor)的存在,打開「光通訊」第2條通道。相信未來20年內,「光通訊」不會再受任何媒介限制,為「光通訊」帶來革命性的突破。
光纖是現時最具效率的「光通訊」媒介,也是實現「光通訊」的重要元素。但其實,光脈衝研究本身也對「光通訊」有決定性影響。1914年,Sommerfeld和Brillouin兩位物理學家提出「光前驅波」的理論,即是傳遞訊息的光脈衝最前端的光子能作訊息傳遞的先鋒。但由於一直未有人能單獨分離出光脈衝和「光前驅波」,因此一直未有人能證實「光前驅波」的存在。舉例說,光脈衝就如巨浪,而「光前驅波」就是滑浪者;後者則一直「帶領」著巨浪前進。
損耗極小 不受媒介限制
杜勝望及其研究團隊去年利用激光和冷卻原子,成功引證「光前驅波」的存在,也是首隊成功研究的隊伍。他們也發現,只要發送器和接收器的速度能夠快,便能將「光前驅波」的損耗控制至極小,使「光通訊」能不受媒介限制,甚至可以做到「不用光纖的光通訊」。
杜勝望解釋,現時只有波長1.5微米左右的光脈衝才能用於光纖通訊,因為其他波長的光脈衝均會在傳訊過程中消耗。而「光前驅波」速度快,令光脈衝即使在光損耗較大的媒介中傳輸,也能保持足夠能量完成通訊。他舉例指,如果要開通0.8微米波長的光脈衝,發送器和接收器的速度若短於1皮秒(picosecond、即萬億分之1秒)便可實現。
等同加「隧道」 傳送更多訊息
換言之,「光前驅波」能夠加開光脈衝的通道,使原本損耗較大波長的光也可用於通訊。原本只在1.5微米波長的光傳輸的訊息,也可在其他波長的光傳輸。因此,利用同等時間,能傳送更多訊息,變相為「光通訊」加速。即如一條隧道,假設20分鐘內,只可以行駛30輛汽車;但如果開通至兩條隧道,同樣是20分鐘,便可以讓逾30輛車通過。
水底牆壁亦難阻光訊息傳播
雖然「光前驅波」的基礎研究已取得突破性成果,但杜勝望補充,現時在技術上暫未能把「光前驅波」應用於通訊層面。現時商用技術只達到要求的1/20,「但是現代化的技術日新月異,極有可能在未來的10至20年內達到皮秒的速度。」屆時,除光纖外,所有媒介都可以用作「光通訊」,「水底的直接光通訊也不只是夢想,甚至牆壁也阻擋不了光訊息的傳播。」
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