La transmission de données par fibre optique peut être considérablement améliorée en produisant les fibres, en verre de silice, sous haute pression, des chercheurs du Japon et des États-Unis rapportent dans la revue Matériaux de calcul npj .

À l'aide de simulations informatiques, chercheurs de l'Université d'Hokkaido, L'Université d'État de Pennsylvanie et ses collaborateurs de l'industrie montrent théoriquement que la perte de signal des fibres de verre de silice peut être réduite de plus de 50 %, ce qui pourrait considérablement étendre la distance, les données peuvent être transmises sans avoir besoin d'amplification.

"Améliorations du verre de silice, le matériau le plus important pour la communication optique, ont calé ces dernières années en raison du manque de compréhension de la matière au niveau atomique, ", déclare le professeur agrégé Madoka Ono de l'Institut de recherche en sciences électroniques (RIES) de l'Université d'Hokkaido. "Nos résultats peuvent désormais aider à guider les futures expériences physiques et les processus de production, même si ce sera techniquement difficile."

Les fibres optiques ont révolutionné le haut débit, communication longue distance dans le monde entier. Les câbles transportant toutes ces informations sont principalement constitués de fils fins de verre de silice, légèrement plus épais qu'un cheveu humain. Le matériau est solide, flexible et très bon pour transmettre l'information, sous forme de lumière, à petit prix. Mais le signal de données s'épuise avant d'atteindre sa destination finale en raison de la diffusion de la lumière. Des amplificateurs et autres outils sont utilisés pour contenir et relayer l'information avant qu'elle ne se disperse, s'assurer qu'il est livré avec succès. Les scientifiques cherchent à réduire la diffusion de la lumière, appelée diffusion de Rayleigh, pour aider à accélérer la transmission des données et se rapprocher de la communication quantique.

Ono et ses collaborateurs ont utilisé plusieurs méthodes de calcul pour prédire ce qui arrive à la structure atomique du verre de silice à haute température et haute pression. Ils ont trouvé de grands vides entre les atomes de silice qui se forment lorsque le verre est chauffé puis refroidi, qui s'appelle l'extinction, sous basse pression. Mais lorsque ce processus se produit sous 4 gigapascals (GPa), la plupart des grands vides disparaissent et le verre prend une structure en treillis beaucoup plus uniforme.

Spécifiquement, les modèles montrent que le verre subit une transformation physique, et les anneaux d'atomes plus petits sont éliminés ou "élagués" permettant aux anneaux plus grands de se joindre plus étroitement les uns aux autres. Cela permet de réduire le nombre de grands vides et la taille moyenne des vides, qui provoquent la diffusion de la lumière, et réduire la perte de signal de plus de 50 pour cent.

Les chercheurs soupçonnent que des améliorations encore plus importantes peuvent être obtenues en utilisant un taux de refroidissement plus lent à une pression plus élevée. Le procédé pourrait également être exploré pour d'autres types de verre inorganique avec des structures similaires. Cependant, en fait, la fabrication de fibres de verre sous des pressions aussi élevées à l'échelle industrielle est très difficile.

"Maintenant que nous connaissons la pression idéale, nous espérons que cette recherche contribuera à stimuler le développement de dispositifs de fabrication à haute pression capables de produire ce verre de silice ultra-transparent, " dit Ono.