หนึ่งในสถานที่ท่องเที่ยวที่โดดเด่นที่สุดในยุโรปในฤดูใบไม้ผลิคือการอพยพของนกกลุ่มใหญ่จากทางใต้ แต่ละกลุ่มประกอบด้วยบุคคลที่มีพละกำลังและความเร็วต่างกัน แต่ด้วยเคล็ดลับแอโรไดนามิก พวกเขาสามารถเคลื่อนไหวไปด้วยกันเป็นกลุ่มได้ เคล็ดลับคือการบินเป็นรูปตัว V ที่แน่นซึ่งนกที่แข็งแรงและเร็วที่สุดจะอยู่ด้านหน้า นกเหล่านี้รับแรงต้านของอากาศซึ่งทำให้พวกมันบินช้าลง นกที่อ่อนแอกว่า
จะบิน
ตามหลังผู้นำ ใช้ประโยชน์จากบริเวณความกดอากาศต่ำที่อยู่ข้างหลังนกที่แข็งแรงกว่า สิ่งนี้ทำให้นกที่อ่อนแอกว่าสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้นและออกแรงน้อยลง ผลลัพธ์โดยรวมคือกลุ่มเคลื่อนที่โดยรวมโดยไม่กระจายตัว โดยถูกยึดไว้ด้วยกันด้วยความกดอากาศด้วยความเร็วสม่ำเสมอ
โฟตอนสามารถเล่นกลอุบายที่คล้ายกันได้ในขณะที่พวกมันเดินทางข้ามระยะทางข้ามทวีปในใยแก้วนำแสง ในระบบเหล่านี้ โฟตอนสามารถบินเป็นพัลส์รูประฆังพิเศษที่เรียกว่าโซลิตอน โซลิตันอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าดัชนีการหักเหของแสงของเส้นใย ซึ่งกำหนดว่าแสงสามารถเดินทางในเส้นใยได้เร็วเพียงใด
ขึ้นอยู่กับทั้งความยาวคลื่นและความเข้ม แต่ละพัลส์ประกอบด้วยโฟตอนที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ความยาวคลื่นเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกันเล็กน้อย เนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงของไฟเบอร์ลดลงตามความยาวคลื่นที่ความยาวคลื่นอินฟราเรดที่ใช้ในการสื่อสารด้วยไฟเบอร์
การกระจายตัวของสีนี้ทำให้เกิด “เสียงร้อง” – ความยาวคลื่นสีน้ำเงินเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าและเคลื่อนที่ไปยังขอบนำของพัลส์ ในขณะที่ความยาวคลื่นสีแดงที่ยาวกว่าเดินทางช้าลงเล็กน้อยและอยู่ที่ขอบท้าย ในที่สุดเสียงเจี๊ยก ๆ นี้ทำให้ชีพจรกระจาย อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับนกอพยพ โฟตอนสามารถ
ใช้ประโยชน์จากผลกระทบอื่นได้ ในกรณีนี้คือความไม่เชิงเส้นของเส้นใย ซึ่งเป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าค่าดัชนีการหักเหของแสงเพียงเล็กน้อยนั้นขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงที่เดินทางผ่านเส้นใย ความไม่เชิงเส้นของไฟเบอร์หมายความว่าจุดสูงสุดของโซลิตันพัลส์มีดัชนีการหักเหของแสงที่สูงกว่าส่วน
ที่เหลือ
ของพัลส์ ดังนั้นจึงล่าช้าเมื่อเทียบกับ “ปีก” สิ่งนี้ทำให้เกิดเสียงเจี๊ยก ๆ ซึ่งต่อต้านเสียงที่เกิดจากการกระจายตัวในเส้นใย ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของดัชนีการหักเหของแสงที่มีทั้งความยาวคลื่นและความเข้มทำให้ชีพจรรวมกัน ความสมดุลที่ละเอียดอ่อนระหว่างการกระจายตัวของสีและความไม่เป็นเชิงเส้น
ของเส้นใยนี้เกิดขึ้นกับพัลส์ที่มีรูปร่างเฉพาะเจาะจงมาก (ดูกรอบ “พื้นฐานของโซลิตัน”)ด้วยการชดเชยการกระจายตัวของสีโดยความไม่เป็นเชิงเส้นของไฟเบอร์ โซลิตันพัลส์สามารถเดินทางได้หลายพันกิโลเมตรโดยไม่เปลี่ยนรูปร่าง โดยมีเงื่อนไขว่าพวกมันจะได้รับพลังงานฉีดซ้ำเป็นระยะเพื่อชดเชย
การสูญเสีย ในระบบการสื่อสารด้วยแสง พลังงานนี้ถูกจ่ายโดยเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์เจือด้วยเออร์เบียม ซึ่งอยู่ห่างกันทุกๆ 50-100 กิโลเมตรหรือมากกว่านั้นตามแนวไฟเบอร์ พื้นฐานของโซลิตันอาศัยคุณสมบัติสองประการของใยแก้วนำแสง การกระจายตัวของสีและความไม่เชิงเส้น
หักล้างซึ่งกันและกัน เมื่อพัลส์ของระยะเวลาT 0เดินทางผ่านใยแก้วนำแสง การกระจายตัวของสีทำให้ระยะเวลาเพิ่มขึ้น √2 หลังจากที่มันแพร่กระจายไปตามความยาวลักษณะเฉพาะL D = T 0 2 /β 2โดยที่ β 2คือ ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายตัว สำหรับพัลส์อินฟราเรดที่มีระยะเวลาไม่กี่สิบพิโควินาทีที่เดินทาง
ในเส้นใยสื่อสารทั่วไป ความยาวการกระจายลักษณะพิเศษL Dโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 50 ถึง 250 กิโลเมตรในทำนองเดียวกัน เมื่อพัลส์ของพลังงานสูงสุดP 1เดินทางผ่านเส้นใย ความไม่เชิงเส้นจะทำให้เฟสของพีคของพัลส์ถูกหน่วงไว้หนึ่งเรเดียนหลังจากที่พัลส์แพร่กระจายไปตามความยาวลักษณะ
เฉพาะL NL = 1/γ P 1โดยที่ γ คือพารามิเตอร์ดัชนีการหักเหของแสงแบบไม่เชิงเส้น ถ้าเรามีพัลส์ที่มีกำลังสูงสุดP 1 = β 2 /γ T 0 2 ) และโปรไฟล์ความเข้มของรูปแบบl ( t ) = P 1 /cosh( t / T 0 ) ความยาวของลักษณะเฉพาะสำหรับการกระจายตัวและความไม่เชิงเส้นจะเท่ากันL NL = L Dและเอฟเฟกต์
ทั้งสอง
จะยกเลิกซึ่งกันและกัน . ซึ่งหมายความว่าพัลส์สามารถแพร่กระจายในเส้นใยโดยไม่เปลี่ยนรูปร่าง ชีพจรดังกล่าวเรียกว่า “โซลิตัน”โซลิตอนทั่วไปมีโฟตอนไม่กี่แสน โซลิตันสามารถสร้างได้โดยตรงจากไฟเบอร์เลเซอร์ ซึ่งจะสร้างพัลส์ตามรูปร่างที่เหมาะสมตามธรรมชาติ อีกทางเลือกหนึ่ง
และนับจำนวนโฟตอนN เป็นหลัก ในโซลิตัน ลักษณะเฉพาะของควอนตัมที่เกี่ยวข้องกับค่าลักษณะเฉพาะเหล่านี้เรียกว่าสถานะจำนวน อย่างไรก็ตาม สถานะที่เชื่อมโยงกันไม่ใช่สถานะเฉพาะของตัวดำเนินการหมายเลขโฟตอน ดังนั้นจึงต้องแสดงเป็นสถานะซ้อนทับของสถานะหมายเลขโฟตอนที่เป็นไปได้
ทั้งหมด ซึ่งหมายความว่าเมื่อตรวจพบพัลส์โซลิตันที่เชื่อมโยงกัน ผลลัพธ์ ที่เป็นไปได้มากที่สุดของการวัดจะเป็นNแต่โดยทั่วไปแล้ว จะได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันทุกครั้งที่ทำการวัด ความไม่แน่นอนของค่าที่วัดได้ในการทดลองดังกล่าวมักเรียกว่าสัญญาณรบกวนควอนตัมสัญญาณรบกวนควอนตัมมักจะแสดงให้
เห็นโดยทำให้ภาพคลาสสิกของสนาม “เลือน” ตามขอบเขตที่กำหนดโดยหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ตัวอย่างเช่น โซลิตันที่เชื่อมโยงกันสามารถแสดงเป็นการซ้อนทับของซีแคนต์ไฮเปอร์โบลิกคลาสสิก ( I ( t ) = P 1 /cosh ( t / T 0 )) ชีพจรแสงและความผันผวนของควอนตัมของสนาม
เห็นได้ชัดว่า “สัญญาณรบกวน” นี้ไม่ได้เกิดขึ้นจากความไม่สมบูรณ์ทางเทคนิคใดๆ ของเครื่องมือวัด แต่เป็นเพราะข้อเท็จจริงที่ว่าการปล่อยเลเซอร์และการตรวจจับแสงนั้นเกี่ยวข้องกับสิ่งที่สังเกตได้สองอย่างที่แตกต่างกัน นั่นคือ แอมพลิจูดของสนามไฟฟ้าและพลังงานของพัลส์ ไม่มีลักษณะเฉพาะทั่วไป
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
