Bước đột phá trong công nghệ laser: Bộ khuếch đại mới có khả năng tăng tốc độ internet lên gấp 10 lần so với mức hiện tại

Nếu được ứng dụng đại trà, công nghệ này có thể tạo ra những chiếc laser mini với giá thành hợp lý, phù hợp cho nhiều ứng dụng chuyên biệt và góp phần nâng tốc độ internet toàn cầu lên một tầm cao mới.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại bộ khuếch đại laser mới, có khả năng truyền tải dữ liệu nhanh gấp 10 lần so với công nghệ hiện tại, mở ra khả năng tạo ra các "siêu laser" cho internet tốc độ cao trong tương lai.

Hiện tại, các hệ thống viễn thông, bao gồm cả internet, chủ yếu dựa vào cáp quang để truyền tải thông tin. Dữ liệu được gửi dưới dạng xung ánh sáng laser và để duy trì tín hiệu mạnh mẽ và rõ ràng, các hệ thống này cần bộ khuếch đại ánh sáng. Tuy nhiên, tốc độ truyền tải không chỉ phụ thuộc vào cường độ ánh sáng mà còn vào băng thông – tức dải bước sóng mà laser có thể truyền tải thông tin.

Theo dự báo của Nokia Bell Labs, lưu lượng dữ liệu toàn cầu sẽ tăng gấp đôi vào năm 2030, do sự phát triển mạnh mẽ của dịch vụ streaming, thiết bị thông minh và trí tuệ nhân tạo. Khi nhu cầu tăng cao, băng thông sẽ là yếu tố quyết định tốc độ internet.

Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature vào ngày 9/4, nhóm nghiên cứu do giáo sư Peter Andrekson từ Trường ĐH Công nghệ Chalmers (Thụy Điển) dẫn đầu đã phát triển bộ khuếch đại quang học hiệu suất cao hoàn toàn mới. Nếu các bộ khuếch đại hiện tại chỉ xử lý được băng thông 30 nanomet, thì thiết bị mới đạt tới 300 nanomet, mở rộng khả năng truyền tải dữ liệu gấp 10 lần.

Điểm đặc biệt của thiết bị này là được chế tạo từ silicon nitride – một loại vật liệu gốm siêu bền, chịu nhiệt cao – và sử dụng ống dẫn sóng xoắn ốc để dẫn laser hiệu quả, đồng thời loại bỏ nhiễu tín hiệu. Thiết kế thông minh cho phép tích hợp nhiều bộ khuếch đại vào một con chip nhỏ, giúp giảm kích thước và giá thành sản phẩm.

Cấu trúc xoắn ốc của ống dẫn sóng giúp ánh sáng di chuyển dài hơn trong không gian nhỏ, từ đó tăng hiệu quả khuếch đại và giảm thiểu nhiễu. Mặc dù tốc độ ánh sáng không thay đổi, nhưng với băng thông rộng hơn, khả năng truyền tải nhiều dữ liệu hơn trong cùng một thời gian là hoàn toàn khả thi.

Thiết bị hiện tại hoạt động trong dải ánh sáng hồng ngoại gần (từ 1.400 đến 1.700 nanomet), phù hợp với các mạng cáp quang hiện có. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ mở rộng thử nghiệm với các bước sóng khác, bao gồm ánh sáng khả kiến (400–700 nm) và hồng ngoại xa hơn (2.000–4.000 nm).

Không chỉ phục vụ cho viễn thông, công nghệ này còn có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực như chụp ảnh y khoa, hiển vi, phân tích mô và tế bào, chẩn đoán bệnh lý sớm, cũng như trong các công nghệ như hologram và quang phổ học.

Giáo sư Andrekson cho biết: "Với một số điều chỉnh nhỏ trong thiết kế, thiết bị này có thể khuếch đại cả ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng hồng ngoại. Điều này sẽ giúp tạo ra các hệ thống laser có độ chính xác cao hơn trong y học, đặc biệt là trong việc phát hiện sớm bệnh thông qua hình ảnh mô và cơ quan."

Anh Việt