Newsy

Polscy naukowcy szukają nowych zastosowań światłowodów. Skonstruowali już unikatowy w skali świata sejsmograf rotacyjny i pracują nad liniami odpornymi na podsłuchy

2021-08-05  |  06:30
Mówi:dr inż. Paweł Marć, kierownik Zakładu Technicznych Zastosowań Fizyki, Wydział Nowych Technologii i Chemii Wojskowa Akademia Techniczna
prof. dr hab. inż. Leszek R. Jaroszewicz, czł. koresp. PAN, Wydział Nowych Technologii i Chemii, Wojskowa Akademia Techniczna
  • MP4
  • Coraz popularniejszy w Polsce światłowód w klasycznym zastosowaniu pozwala przesyłać dane z ogromną prędkością i zapewnia superszybki dostęp do internetu. Naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej szukają jednak innych, nietelekomunikacyjnych zastosowań włókien optycznych. Efektem ich prac jest już jeden z dwóch istniejących na świecie światłowodowych sejsmografów rotacyjnych, który pozwala badać zjawiska sejsmiczne towarzyszące trzęsieniom ziemi, rejestrować ruchy rotacyjne wysokich budowli i przewidywać tąpnięcia w kopalniach. Z myślą o administracji rządowej badacze rozwijają też metody kodowania binarnego, które pozwolą zabezpieczyć światłowody przed podsłuchami z zewnątrz.

     Informacje w światłowodzie są przesyłane w postaci kodowanych impulsów światła. Pojedyncze włókno światłowodowe, które pozwala nam transmitować to światło przez ocean, ma już w tej chwili pojemność liczoną w petabitach na sekundę. To są wielkości niewyobrażalne dla zwykłego człowieka. Dla przykładu UE chciała, żeby do 2020 roku każdy z jej obywateli miał dostęp do internetu szerokopasmowego o prędkości 1 gigabita na sekundę. Pojemność włókna przesyłającego światło za ocean jest już milion razy większa – tłumaczy w rozmowie z agencją informacyjną Newseria dr inż. Paweł Marć, kierownik Zakładu Technicznych Zastosowań Fizyki na Wydziale Nowych Technologii i Chemii Wojskowej Akademii Technicznej.

    W klasycznym zastosowaniu światłowód zapewnia superszybki dostęp do internetu. Według raportu Urzędu Komunikacji Elektronicznej światłowody należą do najszybciej rozwijających się technologii dostępowych. Tylko w 2020 roku w Polsce przybyło 25 tys. km sieci światłowodowej, a liczba użytkowników internetu dostarczanego za pomocą FTTH (z ang. światłowód do domu) wzrosła o 36 proc. (w ciągu ostatnich dwóch lat o 71 proc.).

    Podobnie jak w przypadku łącza bazującego na tradycyjnych miedzianych kablach również w przypadku światłowodu sygnał jest przesyłany za pomocą zer i jedynek, ale zamiast sygnału elektrycznego jest to fala światła z zakresu podczerwieni (niewidzialna dla wzroku).

    – Informacja w światłowodzie jest przesyłana w sposób cyfrowy, to znaczy, że światło jest zakodowane, a każda informacja jest zamieniona na ciąg zer i jedynek i przesyłana z olbrzymią szybkością. Z drugiej strony znajduje się urządzenie elektroniczne, które przetwarza to na zmiany natężenia prądu i odczytuje tę informację. I to jest właśnie przesył cyfrowy – wyjaśnia prof. dr hab. inż. Leszek R. Jaroszewicz z Wydziału Nowych Technologii i Chemii Wojskowej Akademii Technicznej, członek korespondent PAN.

    Przewód światłowodowy składa się z płaszcza, wewnątrz którego jest rdzeń wykonany najczęściej z kwarcu, oraz zewnętrznej warstwy ochronnej, pokrytej polimerową powłoką. Taka konstrukcja ma zapewnić, że światło, przewodzące zapisaną cyfrowo informację, będzie nieczułe na wszelkie zewnętrzne zaburzenia podczas wielokilometrowej transmisji i wzdłuż niezwykle krętej drogi.

     Światłowód nie wyczerpał jeszcze swoich możliwości. Nieustannie testowane są nowe technologie wytwarzania bardzo skomplikowanych struktur antyrezonansowych, struktur z rdzeniem powietrznym, które można zastosować jako ekwiwalenty dla standardowych włókien światłowodowych. Sam pojedynczy światłowód wciąż ma też wystarczającą pojemność informacyjną do tego, żebyśmy mogli komunikować się ze sobą w czasie rzeczywistym czy prowadzić streaming wideo nawet w pakietach 4K – wskazuje dr inż. Paweł Marć.

    Naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej pracują też nad nietelekomunikacyjnymi zastosowaniami światłowodów. Wykorzystują włókna optyczne – a szerzej mówiąc, fotonikę światłowodową – głównie jako czujniki do pomiaru zewnętrznych pól fizycznych (temperatury, naprężenia, wilgotności etc.), chemicznych, a nawet biologicznych. Każde takie rozwiązanie wymaga jednak „uczulenia” włókna światłowodowego na dane czynniki. W tym celu naukowcy modyfikują budowę włókien i strukturę ich pokrycia (np. poprzez odpowiednie warstwy metaliczne, polimerowe, grafenowe). To w połączeniu z zaawansowanymi technikami detekcji umożliwia wykrywanie wybranych czynników z bardzo duża precyzją.

    Jednym z takich nietelekomunikacyjnych zastosowań światłowodu, opracowanym przez badaczy z WAT, jest detekcja drgań rotacyjnych. Pozwala ona badać zjawiska sejsmiczne towarzyszące trzęsieniom ziemi, rejestrować ruchy rotacyjne wysokich budowli czy też przewidywać tąpnięcia w kopalniach, których skutki mogą być katastrofalne.

    – Trzęsienia ziemi i tąpnięcia w kopalniach można mierzyć za pomocą tradycyjnych sejsmometrów. Natomiast w układach światłowodowych szukamy też możliwości odbioru rotacyjnych składowych takiego trzęsienia ziemi. W przypadku takiego zjawiska – poza tym, że grunt drga fizycznie – może też występować skręcenie płaszczyzny, w której to drganie się odbywa. I tutaj wykorzystujemy interferometr w bardzo specyficznej konfiguracji optycznej. Mamy nadzieję, że ten sposób pomiaru się ugruntuje – mówi kierownik Zakładu Technicznych Zastosowań Fizyki na Wydziale Nowych Technologii i Chemii Wojskowej Akademii Technicznej.

    – W podobny sposób przewiduje się także tąpnięcia w kopalniach, czyli osunięcie, zawalenie się części korytarza. Kiedy ono występuje, to w innych miejscach pojawiają się naprężenia, od których rozchodzą się drgania. Te drgania mają podobną charakterystykę jak drgania trzęsień ziemi. Można powiedzieć, że tąpnięcia w kopalniach to takie lokalne, bliskie trzęsienia ziemi – dodaje prof. Leszek Jaroszewicz.

    Efektem pracy naukowców z WAT jest światłowodowy sejsmograf rotacyjny. To jedno z zaledwie dwóch takich urządzeń na świecie.

    – Drugie wytwarza firma iXblue z Francji – mówi członek korespondent PAN. – Natomiast w Polsce jeden z tych sejsmografów znajduje się obecnie w podziemiach zamku Książ, w Obserwatorium Sejsmologicznym Polskiej Akademii Nauk. Niestety wycieczki turystyczne po zamku powodują, że nasze badania mogą być prowadzone tylko w nocy. Druga lokalizacja to Główny Instytut Górnictwa w Katowicach, którego stanowiska badawcze pozwalają na monitorowanie zaburzeń występujących w śląskim regionie górniczym.

    Na bazie włókien światłowodowych polskim badaczom udało się skonstruować też m.in. platformę czujnikową do pomiaru mikroustrojów biologicznych, generator wirów optycznych dla potrzeb komputerów kwantowych i system pomiaru niebezpiecznych związków w powietrzu (w tym np. środków bojowych). Jednym z ostatnich rozwiązań – rozwijanych z myślą o administracji rządowej – jest z kolei kodowanie binarne dla zabezpieczeń antypodsłuchowych linii transmisyjnych.

    – Od wielu lat rozwijana jest technika kodowania informacji po stronie nadawcy i odbiorcy. Tym, którzy chcą nas podsłuchać i przeprowadzają np. ataki komputerowe, staramy się to matematycznie utrudnić. Natomiast sam światłowód nie jest chroniony. A zatem wiedząc, który światłowód będzie wykorzystywany przez nadawcę i odbiorcę, można mechanicznie uzyskać do niego dostęp, a następnie odebrać część sygnału, analizować ten sygnał optycznie i elektronicznie, a w końcu rozkodować przesyłaną informację. My natomiast budujemy układ optoelektroniczny, który wykorzystamy do tego, aby przeciwdziałać tego typu atakom, bo teraz nie jesteśmy nawet w stanie ich wykryć – zapowiada dr inż. Paweł Marć.

    Naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej byli gośćmi nowego formatu spotkań Good Morning Science w ramach inicjatywy klubu Trend House, założonego przez Fundację Venture Café Warsaw. Misją klubu jest łączenie innowatorów i rozwiązywanie ważnych problemów społecznych, ekonomicznych i technologicznych. Trend House obecnie liczy ponad 160 członków, w tym osobistości ze świata nauki, biznesu i ekosystemu innowacji. 

    Czytaj także

    Transmisje online

    Więcej ważnych informacji

    Złote Spinacze 2022

    Jedynka Newserii

    Jedynka Newserii

    Firma

    Technologia coraz szybciej przeobraża rynek pracy. Staje się kluczowa nie tylko dla rozwoju kariery, ale też wellbeingu pracowników

    Technologia już dziś jest częścią codziennego życia zawodowego dużej grupy pracowników, a w przyszłości jej udział będzie rósł. 65 proc. Polaków uważa, że kompetencje cyfrowe będą odgrywać coraz ważniejszą rolę na rynku pracy, a 60 proc. ocenia, że osobom biegłym w nowych technologiach będzie łatwiej o podwyżki i awanse – wynika z badań przeprowadzonych przez Grupę Pracuj. Cyfryzacja i zmiana modelu pracy na zdalny lub hybrydowy staje się także stałym elementem wellbeingu pracowniczego. Do korzystania z dobrodziejstw tej sytuacji skłonne są przede wszystkim młode osoby, które szukają pracy elastycznej, dopasowanej do ich stylu życia.

    Regionalne - Mazowieckie

    PGE podkreśla ogromną rolę energetyków w Powstaniu Warszawskim. Specjalna publikacja ma upamiętnić tę wciąż mało znaną powstańczą historię

    Od kilku dni trwają obchody kolejnej rocznicy wybuchu Powstania Warszawskiego. Specjalne koncerty, wystawy, spotkania z Powstańcami mają przypominać warszawiakom, ale nie tylko, historię tego zrywu wolności. – PGE Polska Grupa Energetyczna dokłada rokrocznie swoją cegiełkę do upamiętnienia obchodów Powstania Warszawskiego – mówi prezes zarządu spółki Wojciech Dąbrowski. PGE chce przede wszystkim zwrócić uwagę na ważną, aczkolwiek mało znaną rolę energetyków w wydarzeniach z sierpnia 1944 roku – odbiciu z niemieckich rąk Elektrowni Powiśle, a potem jej heroicznej obronie, dzięki której powstańcza Warszawa była zasilana energią elektryczną. W tym roku powstał specjalny album upamiętniający te wydarzenia.

    Transport

    Zawirowania w transporcie oceanicznym potrwają co najmniej do przyszłego roku. Stawki raczej nie wrócą do poziomu sprzed pandemii

    – Sytuacja w transporcie oceanicznym powoli się normalizuje, ale zawirowania na tym rynku utrzymają się zapewne przynajmniej do przyszłego roku – prognozuje Artur Dołotto z Polskiej Izby Spedycji i Logistyki. Problemy dotyczą m.in. opóźnień w dostawach i dostępności kontenerów. Stawki frachtu pozostają na wysokich historycznie poziomach i chociaż obserwowany jest ich stopniowy spadek, to raczej nie ma co liczyć, że osiągną one przedpandemiczny poziom. Możliwe jednak, że branża – nauczona problemami wywołanymi pandemią i wojną w Ukrainie – wyciągnie z nich lekcję i w przyszłości uodporni się na zaburzenia łańcuchów transportowych.

    Współpraca

    Obsługa konferencji prasowych

    Zapraszamy do współpracy przy organizacji konferencji prasowych. Nasz doświadczony i kompetentny zespół sprosta każdej realizacji. Dysponujemy nowoczesnym, multimedialnym centrum konferencyjnym i biznesowym w samym sercu Warszawy. Zapraszamy do kontaktu w sprawie oferty.

    Partner serwisu

    Instytut Monitorowania Mediów

    Szkolenia

    Akademia Newserii

    Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a  także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.