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2014年08月01日

超高速光ケーブルの素材は空気?  フェムト秒レーザーフィラメントの導波管

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コメント
引用元:GIZMODE JAPAN


 データを光速に転送したければ光が一番。光より速いものはないので当然ですよね。けれど環境によっては従来の光ファイバーケーブルが敷設できない場所もあります。そこで科学者たちが考えた新しいアイデアとは、強力なレーザーを使用して空気の密度を変えることで「空気の筒」を作り出しその筒を通して光の信号を伝達するというもの。まさにエア光ケーブル!


 メリーランド大学のHoward Milchberg博士とそのチームは、強力なレーザーを空気中に瞬間的に発するとフィラメントと呼ばれる細いビームが生成されることを発見しました。このフィラメントは通過する際に周囲の空気の温度を上昇させます。温められた空気は膨張するので、これにより低密度の空気の「管」が作られます。この空気の管は影響を受けていない周囲の空気に比べ屈折率が低くなります。鏡張りのチューブをイメージしてもらえると分かりやすい(下略)
3 :名無しのひみつ:2014/07/28(月) 22:15:29.43 ID:nHM9nRiv
途中で人間に当たると、黒こげになるか、身体に穴が開くのですね。



4 :名無しのひみつ:2014/07/28(月) 22:17:11.37 ID:aLaU5mF4
これ、まさにビームサーベルの基礎理論じゃんよ。

5 :名無しのひみつ:2014/07/28(月) 22:20:30.05 ID:+8prAPIv
>>4
空気のない宇宙空間では使えない。



7 :名無しのひみつ:2014/07/28(月) 22:24:28.80 ID:pCyctEXn
エネルギー保存の法則を理解しているかな?
エネルギーは高いところから低いところに流れ出る原理です。
レーザー光はエネルギーが高い、すなわち減衰してエネルギーが低くなり、やがて消滅するんですよ。
その辺を解決しないと長距離の光伝達が行えません。

18 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 01:12:01.75 ID:y4wMC458
>>7
光ファイバーが情報伝達できるのはなぜでしょうね。



8 :名無しのひみつ:2014/07/28(月) 22:25:48.41 ID:2n0nzGP1
光は真っ直ぐにしか進めないので、あまり役に立たないような気がするが。

9 :名無しのひみつ:2014/07/28(月) 22:30:19.76 ID:OhnjQU/n
>>8
空に飛行船でも浮かべて使えば良いんじゃね。



10 :名無しのひみつ:2014/07/28(月) 22:47:39.46 ID:ws1Okv2f
こんな高くつく回りくどいことしなくても、レーザーを直接当てた方が良いんじゃね?とも思う。
メインレーザーの通路の空気密度を下げて、水蒸気飛ばすためのアシストレーザーとして使えないかの
検討価値はありそうだが。この場合は軍事転用がすぐ出来るな。



11 :名無しのひみつ:2014/07/28(月) 23:04:20.27 ID:Fw5nRiYJ
グレートデギンの識別信号がゲルドルバの線上で確認されたのですが、どうも・・・・・



12 :名無しのひみつ:2014/07/28(月) 23:23:23.24 ID:jBHnJe4K
光(に限らず波)は屈折率の高い場所に集まる性質がある (だから、光ファイバーも中心部の屈折率が高く、
光はそこを通る) むしろ、光は「この空気の管」から逃げ出すのではないか?
教えて、光通信技術者の人w

18 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 01:12:01.75 ID:y4wMC458
>>12
普通の光ファイバーと一緒で、レーザーによって屈折率が低くなった空気に四方を囲まれた
普通の空気との境界面で全反射起こしてるんじゃないの。
23 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 06:04:05.19 ID:FPUJZ9eU
>>18
距離に応じて、光ファイバーも減衰しているから。



13 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 00:11:35.95 ID:dNf6CkWe
外側の屈折率が低いから、内側が相対的に高いことになるよね。



19 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 01:14:45.92 ID:MWJDJYkU
離れた場所から分光測定できますよ、ってこと?



22 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 05:36:04.28 ID:D+ILoZmE
フィラメント形成用のレーザ光が減衰しちゃうから、長距離は無理なのでは?



25 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 07:40:06.72 ID:FPUJZ9eU
減衰した波形に、基準エネルギーを付与してあげれば、上限と下限の一部が減衰した状態で維持できる。



26 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 12:32:19.81 ID:dHRoJ9LF
ミステリのトリックに・・・使えるのは小栗虫太郎くらいかw
「そんな知識が読者にあってたまるか!」 と批判の嵐。

27 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 12:36:08.77 ID:z0lxyd6N
>>26
テレーズ人形だったか。
カーテンフォール。



29 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 18:09:02.45 ID:wGhznUif
ケーブルに足を引っ掛ける心配が無くなるけど、代わりに足を持ってかれる心配が出てくるのかな。



30 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 19:28:14.29 ID:q5mM45Ic
狼煙みたいなもんか。
linn_-and-_flare



31 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 20:46:05.99 ID:WixofJ45
核融合に使えたら面白いのに。



32 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 20:56:35.32 ID:NnVjfO89
あまり有効性を感じないなあ

33 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 21:00:41.21 ID:3jUA5ZxR
>>32
盗聴されない(またはされたらすぐわかる)高速遠距離通信が可能って有効性感じない?



34 :名無しのひみつ:2014/07/29(火) 21:15:58.43 ID:PR0OHIsn
これ、拡張性高い技術だわ。



39 :名無しのひみつ:2014/08/01(金) 17:15:43.16 ID:34Q1Fgmm
オゾン発生しまくり?



コメント一覧

1. 名無し隊員さん  2014年08月01日 23:30
×データを光速に転送したければ光が一番。
○データを高速に転送したければ光が一番。

そりゃ、光速出そうと思ったら光しかないだろうw


と、ここまで書いて、あれ?
光って電磁波の一種、じゃあ無線通信でも光速出るんじゃないの?

電磁波 - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B3%A2
>媒質中を伝播する電磁波の速度は、真空中の光速度を物質の屈折率で割った速度になる。
>例えば、屈折率が 2.417 のダイヤモンドの中を伝播する可視光の速度は、
>真空中の光速度の約 41% に低下する。

つまり真空中じゃないと光速は良く言われる約30万キロ/s足りえないのか。


で、光ファイバーの導光材と空気ってどっちが屈折率低いの?
2. 名無し隊員さん  2014年08月02日 01:20
密度と空気中の不純物に左右されるだろ
完全無欠の清浄状態なら空気
3. 名無し隊員さん  2014年08月02日 02:46
私的に私有地以外に通信ケーブルを配線できないから
道路を跨いだビル間の高速通信に利用できる
4. 名無し隊員さん  2014年08月02日 09:25
この空気の筒で曲げ半径はどうなるのかな
ある程度曲げられないと使いものにならないよ
5.   2014年08月02日 10:58
間に障害物あったら駄目で、ビルとビルの間とか?
風が強くても大丈夫なんか?

レーザー届くならレーザー通信では駄目なん?
6.    2014年08月02日 13:26
風吹いてたらだめだよね。移動体もだめ。間に入った何かを破壊しそうなエネルギーを持ってるだろうから外では使いにくい。
と考えると外で使うならレーザー通信でいいと思う。
盗聴についても温度でフィラメントの位置を特定できるし、周りの粒子が発光したりするからできないわけじゃない。

使うとしたら屋内の不定期な通信が発生する空中配線みたいなとこじゃないかなぁ。1対Nならそこそこ便利そうではある。
7. 名無し隊員さん  2014年08月02日 14:40
空気中の微粒子とか蟲とか鳥とか
8. けど僕も門外漢です  2014年08月03日 04:00
※1を筆頭に門外漢だらけで草も生えない

屈折率は、密度が大きい物が高いに決まってるだろうが。高校物理も知らんのか
風が吹いたら~鳥が~とかも、レーザーがオーブンみたいに空気をじっくり温める訳ないだろう
鳥が一分近くレーザーを遮るなら問題だろうけど、ただの無線通信さえ、途切れがちな環境でもしっかり情報を修正ができてるだろうが。デジタル通信なんだぞ
9. 名無し隊員さん  2014年08月03日 04:14
だねぇ。
なんでも否定から入る奴多すぎて読むのが苦痛レベルだわ。
10. 名無し隊員さん  2014年08月03日 07:28
で、レーザー通信じゃなくコレじゃないといけない用途って何なのよ。
11. 名無し隊員さん  2014年08月03日 07:45
※8
その門外漢でも即手放しですげーと思わせるもんじゃないと真のブレイクスルーはこないと思う。
最近のこの手の新技術って「で、金掛けてここまでしてどれだけメリットがあったの?」ってのばっかじゃん。
研究資金の調達なのか?ってのだらけでさ。

まあ研究者はそう言う理屈を見つけるのが仕事で実用化・製品化は企業の仕事なんだが
それにしたってどうよっての最近多くね?
12.   2014年08月03日 09:45
雨の日使えねえよなーどう考えても

どういう状況で利用すんのか自称専門家の※8のご高説を承りたい
13. けど僕も門外漢です  2014年08月03日 17:35

何で雨の日に使えないと思うんだよ・・・
海並みの水の塊が空中に浮いているなら考える必要もあるだろうけど、小さな水の粒がまばらに降るのが雨だろ
波長は屈折率が違う媒体を通り過ぎても同じだろう?極細レーザーか極太レーザーだと話も変わるし、地平線まで中継地なしで届かせようとかするなら考慮しなくちゃいけないだろうけどな
あと昼間の青空、夕焼けの赤みたいに空気中で散乱する事が問題だと考えているんだろうけど、それじゃ何のためのレーザー光利用してるんだよって話
加えて、こんなのお金かける必要あるの?ってのも、そもそもこれは発振部と受光部を備えているならケーブルなしで高速通信って話じゃないの?ケーブルが敷設できないような超僻地でも簡素な中継地設置するだけで通信可能とかさ(電波塔みたいに)
所謂、隠れた需要はありそうでしょ

最後に、僕も門外漢です。これだけははっきりと真実を伝えたかった。
けれど素人目にも、この発想すごいと思いました(小並)
14. 名無し隊員さん  2014年08月03日 23:37
※13
だから「ケーブルなしで高速通信」だったらレーザー通信でいいでしょって。
わざわざエア光ケーブル作らないとダメな用途って何なの?と。
それが見えてこないからみんな否定から始まっちゃうんだよ。
15. 名無し隊員さん  2014年08月04日 00:10

これは普通の通信には使われない技術だよ。

衛星ぐらい距離のある空中伝送で電波より速度が欲しかったり、
指向性(盗聴されにくい)が必要な局面で使われる。

例えば軍事目的だとか、どうしても敷設できない長距離を一時的に
使いたいという要求を満たすために使われる可能性があるってくらい。

天候にかなり左右されるのは確実。長距離で空気を膨張させ続ける
だけのエネルギーも必要だし、そもそもレーザーは大気中では水の
粒子などにぶつかって恐ろしく減衰するので長距離に向かない。
間に雲があるだけで届かない。

おそらく軍事目的での短距離秘匿回線向けに開発されるだけだと思う。

今でもビル同士をつなぐレーザー中継器はあって、場所によっては
使われているし民生品である。その距離を多少稼げるかもしれないが
目視できない距離だと恐らく無理。
16. オォン!  2014年08月04日 06:25
何のためにパルス波で数ミリ秒限定の粗密チューブ作っていると思ってんですかね・・・
17. 名無し隊員さん  2014年08月04日 10:49
おお、これは一つのブレークスルーだね。
18. 名無し隊員さん  2014年08月04日 16:21
モンゴルの神秘!
モンガイ・カーン!!!!
19. monoeye  2014年08月04日 21:18
フェムト秒で支度しなっ!(← 00:00:01:38)
20. 名無し隊員さん  2014年08月05日 18:03
※15 が正しいっぽいね。
レーザー通信が可能な環境なら、レーザー通信より時間当たり多くのデータ伝送量が期待できるのがメリットかな
21. 名無し隊員さん  2014年08月08日 00:30
15だが言われてみれば確かに可能性は少しあるな。

瞬間的にフィラメントを作り、それと同時にデータを伝送してしまえばよい。
フィラメントの生成と消滅の間に伝送する。時間的には1ビットとか波長の
多重伝送で数ビットくらいは遅れるかもしれない。それをパルスのように
繰り返せばデータ伝送は出来る。

フィラメントが生きている間であれば確かに屈折率の問題でかなり遠くまで
届くとは思う。湿度が高いくらいでは思ったよりは減衰しないと思う。

でもやっぱ雲とかは無理だと思うなぁ・・・いわゆる光学兵器でも濃密な
水蒸気を通過すると届かないしね。
本来電磁波(光も含む)は波長が長いほど貫通力が高く、波長が短いほど
減衰したり反射したりして遠くに届かない。

通常の光ファイバーですら減衰があるので、敷設距離と減衰率を気にする
わけで・・・レーザーは月にだって届くんだけど、エネルギーを送るのと、
情報を送るのでは意味が違う。

空気の綺麗なところで、山とかに設置したりする補助的なものになるか
軍事目的に(指向性=秘匿性)使われるのがやっとじゃないかな?

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