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 |
Polscy naukowcy szukają nowych zastosowań światłowodów. Skonstruowali już unikatowy w skali świata sejsmograf rotacyjny i pracują nad liniami odpornymi na podsłuchy
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
- 2024-08-14: Ostatni moment na przyjęcie standardów ochrony małoletnich w placówkach pracujących z dziećmi. Przepisy mają pomóc walczyć ze zjawiskiem przemocy wobec najmłodszych
- 2024-08-23: Maja Sablewska: Musieliśmy przeformatować mój program, bo zmienia się moda i społeczeństwo. Jest więcej tolerancji, a kobiety są bardziej odważne
- 2024-08-27: Ogromny postęp w leczeniu dotychczas nieuleczalnego rdzeniowego zaniku mięśni. Poprawę stanu zdrowia i kondycji psychicznej odnotowało aż 80 proc. pacjentów
- 2024-08-14: Polskie konsorcjum rozwija innowacyjny system serwisowania i tankowania satelitów na orbicie. To może wydłużyć czas ich eksploatacji o 20 lat
- 2024-08-16: Cezary Pazura: Zbliża się premiera serialu „Teściowie 2”. Już niedługo zaczynamy kręcić trzecią serię
- 2024-08-14: Długie korzystanie ze smoczka jest związane z ograniczonym zasobem słownictwa u dzieci. Logopedzi zwracają też uwagę na inne problemy
- 2024-08-28: Po e-papierosy sięgnęła już ponad połowa polskich nastolatków. Szara strefa znacząco napędza sprzedaż nieletnim [AUDIO]
- 2024-07-30: Na budowę sieci światłowodowych w Polsce trafi z UE niespełna 7 mld zł. Inwestycje może jednak zahamować biurokracja
- 2024-08-07: Kilka milionów gospodarstw domowych czeka na sieć światłowodową. Szczególnie w mniejszych miejscowościach
- 2024-07-25: Polscy producenci gier coraz mocniej obecni na zagranicznych rynkach. Wykorzystanie nowych technologii, w tym sztucznej inteligencji, może zwiększyć ich konkurencyjność
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
![NEWSERIA Partnerem Medialnym Forum Ekonomicznego](https://www.newseria.pl/files/2024-rectangle-strona.jpg)
Jedynka Newserii
![](/files/11111/n-innowacje.png)
Jedynka Newserii
![](/files/11111/n-lifestyle.png)
Prawo
![](https://www.newseria.pl/files/11111/jakub-zerdzicki-lnnmsumlwo4-unsplash_1,w_274,_small.jpg)
Bez dobrowolnego wydłużenia aktywności zawodowej Polakom trudno będzie liczyć na wyższe emerytury. Obecni 30-latkowie dostaną jedną czwartą ostatniej pensji
Ustawowego podniesienia wieku emerytalnego w Polsce nie będzie – zapowiadają politycy rządzącej koalicji. To według ekspertów oznacza jednak, że trzeba inaczej zachęcać kobiety po 60. i mężczyzn po 65. roku życia do pozostawania na rynku pracy. – Wydłużenie aktywności zawodowej jest pewnym sposobem na podniesienie emerytur, ale tego się nie da zrobić siłowo, raczej trzeba szukać rozwiązań, żeby ludzie chcieli dalej pracować – podkreśla Agnieszka Łukawska, ekspertka w Instytucie Emerytalnym. Już dziś pracujący seniorzy mogą liczyć na szereg zachęt, m.in. zwolnienie z podatku, ale ekspertka zwraca uwagę dodatkowo na potrzebne zaplecze szkoleniowe, a także odpowiednią opiekę zdrowotną.
Transport
Branża logistyki coraz bardziej zautomatyzowana. Rozładunkiem towaru zajmują się autonomiczne wózki, a inwentaryzacją roboty stukrotnie szybsze niż człowiek
![](https://www.newseria.pl/files/11111/idlogistics-roboty-foto,w_133,r_png,_small.png)
Do 2028 roku globalny rynek automatyzacji w logistyce wzrośnie o ponad 50 proc. – przewidują analitycy Markets and Markets. Wpłyną na to czynniki związane ze wzrostem kosztów pracowniczych, dążenie klientów do osiągania optymalnego zarządzania ich towarem, a także czynniki pozarynkowe, takie jak cele środowiskowe. Już dziś za rozładunek towaru odpowiadają coraz częściej inteligentne, autonomiczne wózki, a inwentaryzację można powierzyć robotom stukrotnie szybszym niż człowiek.
Firma
Tylko 2 proc. właścicieli zwierząt płaci za opiekę nad zwierzętami podczas ich nieobecności. Spodziewany szybki wzrost zapotrzebowania na takie usługi
![](https://www.newseria.pl/files/11111/animalhotels-aplikacja-foto,w_133,_small.jpg)
Według badań CBOS średnio co drugi Polak mieszka pod wspólnym dachem z jakimś zwierzęciem domowym – najczęściej psem lub kotem. Rynek produktów i usług dla domowych pupili sukcesywnie się powiększa. Według rynkowych prognoz za kilka lat globalnie może być już wart blisko pół biliona dolarów. Szczególnie szybko ma się rozwijać segment opieki nad zwierzętami, który coraz częściej będzie wykorzystywać nowe technologie.
Partner serwisu
Szkolenia
![](https://www.newseria.pl/files/11111/ramka-prawa-akademia-newser_1,w_274,_small.jpg)
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.