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
- 2024-05-15: Polskie aglomeracje stają się coraz bardziej cyfrowe. Skokowo wzrasta zużycie danych w sieci
- 2024-05-16: Szybki rozwój 5G w Orange Polska. Do końca roku operator uruchomi 3 tys. stacji dających dostęp do nowej technologii
- 2024-05-15: Przedsiębiorcy chcą mieć wszystkie produkty finansowe i biznesowe na jednej platformie. W takie rozwiązania inwestują banki i firmy leasingowe
- 2024-05-15: Za blisko 80 proc. produkcji półprzewodników odpowiada Azja. Planowana inwestycja Intela w Polsce to jeden z kroków do zwiększenia autonomii UE w zakresie dostaw [DEPESZA]
- 2024-04-26: T-Mobile startuje w Polsce z nowym konceptem. Pozwoli klientom przetestować i doświadczyć najnowocześniejszych technologii
- 2024-04-22: Do Polski z Ukrainy uciekło nawet 70 tys. Romów. Ich sytuacja po ponad dwóch latach nadal pozostaje trudna
- 2024-04-26: Rodziny zastępcze w kryzysie z powodu braku odpowiedniego wsparcia państwa. Zespoły robocze pracują nad wypracowaniem nowych przepisów
- 2024-05-14: Wykorzystanie technologii znacznie skraca prace nad nowymi lekami. Sektor biotechnologiczny nadrabia zaległości i mocno inwestuje w innowacje
- 2024-04-03: Klimat i energetyka zdominowały dyskusje przed wyborami samorządowymi. Wyborcy oczekują zielonych zmian i taniej energii [DEPESZA]
- 2024-04-10: Badania kliniczne są często jedyną szansą na dostęp do innowacyjnego leczenia. Polska notuje dynamiczny wzrost liczby ich rejestracji
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii
Jedynka Newserii
Infrastruktura
Szybki rozwój 5G w Orange Polska. Do końca roku operator uruchomi 3 tys. stacji dających dostęp do nowej technologii
– W całym kraju jest już 1,5 tys. stacji 5G obsługujących pasmo C, ale cały czas pracujemy nad zwiększeniem zasięgu i włączamy kolejne. Do końca roku klienci Orange Polska będą korzystać łącznie z 3 tys. stacji, które włączamy zarówno w dużych aglomeracjach, jak i w mniejszych miejscowościach – zapowiada Jolanta Dudek, wiceprezes Orange Polska ds. rynku konsumenckiego. Jak podkreśla, ta technologia, która na dobre ruszyła w Polsce z początkiem tego roku, jest dla konsumentów rewolucją w korzystaniu z mobilnego internetu. Wraz z jej upowszechnianiem Polacy kupują też coraz więcej telefonów obsługujących sieć 5G – łącznie w ich rękach jest już 3,25 mln takich smartfonów, a dostępność takiego sprzętu poprawiają coraz bardziej przystępne ceny.
Finanse
Trwają prace nad reformą finansowania samorządów. Mają zyskać większą autonomię i niezależność budżetu od zmian w podatkach
Ministerstwo Finansów przedstawiło założenia reformy finansowania jednostek samorządu terytorialnego. Resort przekonuje, że po jej wprowadzeniu dochody samorządów będą wyższe i niezależne od decyzji podatkowych podejmowanych na szczeblu centralnym. Dochody JST mają być określane poprzez wskazanie procentowego udziału danej jednostki w dochodach podatkowych na jej terenie, nie tylko w przypadku PIT-u i CIT-u, ale też podatku zryczałtowanego. Ministerstwa do końca maja mają też dokonać przeglądu zadań zlecanych samorządom, co będzie służyć ich wystandaryzowaniu.
Transport
Nadchodzi kumulacja inwestycji finansowanych ze środków UE. Wykonawcy muszą się przygotować na problemy z dostępnością kadr i zasobów
W związku z odblokowaniem środków unijnych firmy – zwłaszcza z sektora budowlanego – spodziewają się w tym roku boomu w inwestycjach infrastrukturalnych. Barierą dla ich realizacji może się jednak okazać dostępność rąk do pracy. Przedsiębiorcy obawiają się też, że kumulacja inwestycji w krótkim czasie może pociągnąć za sobą wzrost popytu nie tylko na kadry, ale i materiały czy specjalistyczne usługi podwykonawcze, co z kolei może się przełożyć na wzrost cen. – Od strony formalnej jesteśmy przygotowani do poradzenia sobie z tą kumulacją. Jest możliwość punktowych zmian w prawie zamówień publicznych i tego nie wykluczam – mówi Hubert Nowak, prezes Urzędu Zamówień Publicznych.
Partner serwisu
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.