Polarisation och informationsöverföring

av Jörgen Städje den 1 Okt 2015

Information överfördes förr på en optisk fiber som pulser av ljus. Man skulle kunna förenkla det som att ljus betyder en etta och släckt betyder en nolla.

Men det är väldigt slösaktigt. Vår teknik tillåter oss bara att detektera ett visst antal miljarder ljuspulser per sekund. Vill man överföra mera information per sekund hjälper det inte att blinka fortare. Istället måste man försöka få varje ljuspuls att betyda mera. En annan metod är att överföra ljus av flera våglängder (färger) samtidigt i samma fiber, men det ökar inte förmågan att registrera snabbare blinkningar.

polarisationer

Solljus har alla polarisationsriktningar på en gång. Med ett polarisationsfilter kan man skilja ut den polarisation man är intresserad av, eller genom att vrida filtret, blockera den man inte vill se. I praktiken utnyttjar vi alla det när vi tar på oss polariserande solglasögon för att bli av med störande, oönskade polarisationer. När ljus reflekteras i en vattenyta blir det horisontellt polariserat. Med glasögon med vertikalt polarisationsfilter försvinner allt horisontellt polariserat ljus och därmed alla reflexer från vattenytan. Eftersom solljuset i övrigt har alla polarisationsriktningar kommer det mesta ljuset från övriga naturen ändå igenom glasögonen.

En laser, som används till telekommunikation, är redan polariserad och kan skiljas ut med lämpligt polarisationsfilter.

En lösning för att snabba upp dataöverföring är att använda sig av ljus med olika polarisationer samtidigt. Ljus har en oherrans massa kvantfysiska egenskaper, och en av dem är i vilken riktning det svänger. För förklaringens skull förutsätter vi endast två riktningar: horisontellt och vertikalt. Denna typ av polarisering kallas linjär. Det finns flera sorter, se nedan.

Eftersom det går att skilja på vertikalt och horisontellt polariserat ljus, kan man skicka ut båda samtidigt i fibern och skilja på dem i andra änden. Följande bildserier illustrerar detta. Ljuset sänds ut av en sändare, den svarta till vänster, som är en laser som kan sända ut ljus av flera olika polarisationer samtidigt. Här har jag varit tvungen att använda olika färger för att illustrera polarisation, men i verkligheten handlar det om samma våglängd.

polarisationer i färg-1

1. Antag att gult ljus är vertikalt polariserat och grönt är horisontellt. Solglasögonen är vertikalt polariserade när de ligger på bordet. Då kommer bara den ena polarisationsriktningen igenom. Vrider man glasögonen 90° kommer bara den andra riktningen igenom.

polarisationer i färg-2

2. Antag vidare att man skickar två dataströmmar med olika polarisation, vertikal och horisontell. Då kan man säga att grönt ljus betyder 2^0 och gult betyder 2^1 och detekterar man dem var för sig och lägger ihop resultatet kan man överföra värdena 00, 01, 10 eller 11 på tiden det annars tog att överföra en enda bit.

Teknikerna kallar metoden för polarisationsmultiplexering, PDM (polarization-division multiplexing). I kombination med detta kan man dessutom blinka starkare och svagare (eller med ett finare uttryck variera amplituden) och på så sätt åstadkomma vad man kallar optisk kvadraturamplitudmodulation (QAM) för att överföra ännu flera bitar per tidsenhet. 64 och 256 QAM är vanligt, vilket innebär att man på varje tidsenhet kan överföra 6 eller 8 bitar.

Cirkulär polarisation

En annan modern användning av polariserat ljus är 3D-bio. Ljus kan inte bara polariseras linjärt i den ena eller andra riktningen, utan det kan vridas i cirkel också. Både medurs och moturs. Ett polarisationsfilter som släpper igenom medurs polarisation blockerar moturs och tvärs om. En 3D-projektor på bio skickar ut en ström av halvbilder avsedda för omväxlande vänster och höger öga och bilderna projiceras med ljus med omväxlande medurs och moturs polarisation.

Cirkulärt polariserande glasögon för 3D-bio. Bild: Midori iro, PD
Cirkulärt polariserande glasögon för 3D-bio. Bild: Midori iro, PD

Bilden för höger öga projiceras medurs polariserad och den för vänster öga moturs polariserad. När ljuset studsat på projektionsduken vänds polarisationen, varför glasögonen måste vara polariserade tvärt om. Anledningen till att man inte använder linjär polarisering för biobruk är att du inte kan hålla huvudet rakt utan kommer att luta på det då och då och vrida glasögonens polarisationsriktning och kan får se lite av båda halvbilderna. Med cirkulär polarisation spelar det ingen roll om du lutar på huvudet.

Läs mer

Polariserat ljus på bio: http://www.sweclockers.com/artikel/20694-den-digitala-biografen

Fler blogginlägg av Jörgen Städje

DNS och DNSSEC utan facksnack

30 Jan 2018
/ Bloggen fiberfeber

Från oss alla, till er alla

14 Dec 2017
/ Bloggen fiberfeber

Så arbetar NOC

13 Nov 2017
/ Bloggen fiberfeber

SUNET i Hongkong

20 Sep 2017
/ Bloggen fiberfeber

SUNETs handbok i informations- och IT-säkerhet

1 Sep 2017
/ Bloggen fiberfeber

Den ökända hästen från Troja

31 Jul 2017
/ Bloggen fiberfeber

Redundans är allt

3 Jul 2017
/ Bloggen fiberfeber

SNIC-snack

2 Jun 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff: del 5 av 2

3 Maj 2017
/ Bloggen fiberfeber

Maria Häll: We are at the Forefront!

13 Apr 2017
/ Bloggen fiberfeber

Maria Häll: Vi ligger i framkant!

10 Apr 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff, del 4 av 2

22 Feb 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff, del 3 av 2

30 Jan 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff! Del 2 av 2

9 Jan 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff! Del 1 av 2

16 Dec 2016
/ Bloggen fiberfeber

Long Read – Cleanliness is a Virtue

20 Sep 2016
/ Bloggen fiberfeber

Långläsning - tvättar bäst som tvättar först

16 Sep 2016
/ Bloggen fiberfeber

Följa fiber – från Tulegatan till Stockholms universitet.

26 Aug 2016
/ Bloggen fiberfeber

Ericsson, then swänske Lars Magnus

7 Jun 2016
/ Bloggen fiberfeber

One ring to rule them all

24 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Den tunga bakgrundstrafiken

12 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Long read: How to Design a Fibre Optic Network

5 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Welcome to the Fiber Fever Blog!

3 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Procuring an Optical Network – Smooth as Silk

2 Maj 2016
/ Blogg

The Breadth and Width of a Megabit

29 Apr 2016
/ Blogg

The Nobel Prized Piece of Glass

28 Apr 2016
/ Blogg

What’s the time? Really?

28 Apr 2016
/ Blogg

SUNET in i molnet (3) – molnsäkerhet

26 Apr 2016
/ Blogg

SUNET in i molnet (2) – vad är molnet egentligen?

25 Apr 2016
/ Blogg

SUNET in i molnet (1) – det här får du

25 Apr 2016
/ Blogg

Read about the brand new Sunet network.

11 Apr 2016
/ Bloggen fiberfeber

GÉANT och NORDUnet – bästa kompisar

14 Mar 2016
/ Bloggen fiberfeber

Ljuset kommer från Tyskland

3 Mar 2016
/ Bloggen fiberfeber

Thunderbirds are GO!

19 Feb 2016
/ Bloggen fiberfeber

Ett panorama av verkligheten

17 Feb 2016
/ Bloggen fiberfeber

Det allseende ögat

15 Feb 2016
/ Bloggen fiberfeber

Förstärkning på längden

15 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Dämpning och förstärkning i optisk fiber

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Grundläggande om L-bandet

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

C-bandet – grundläggande om

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Logaritmer, min käre Watson

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

CERN – krossen som slår sönder materiens minsta byggstenar

12 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Riksarkivets samarbete med SUNET

11 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

One Ring to Rule them - Vetenskapsrådet

21 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

Alla jättars jätte - Cisco

19 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

En värld av siffror - belastning

19 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

Ur led är inte alls tiden - atomur

19 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

En djungel av kontaktdon

4 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

Elektronisk enbärsdricka - Juniper

27 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Vad är Géant?

26 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Radar Love - Eiscat

25 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

The Color Purple - dispersion

25 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Full Metal Packet - switchen

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Get your kicks on route 66 - routrar

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Game of Stones - kvarts

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

The Twilight Zone - fotonen

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Peering – SUNETs ekonomiska ryggrad

9 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

I mörkret är alla katter infraröda

4 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Fibertyperna i nätet och deras optiska felaktigheter

29 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Vad är klockan? Egentligen?

21 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Nätets centrum

20 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Den optiska transceivern

17 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Laserns historia

30 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Koherent ljus, vad är det?

28 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

När allt är klart

28 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

SUNET – nu ännu bättre!

16 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Fibern fruktar fukten

11 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Att få kontakt

11 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Så tillverkas optisk fiber

31 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

EMC – EMI – EMP

31 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Glasbiten som gav nobelpris

21 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Megabit på längden och tvären

21 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Långartikel: Fibern från Frostmofjället

21 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Upphandling av optiskt nät

25 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

OptaSense – när fiber blir sensorer

3 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk djupdykning: Optisk magi med ramanförstärkare

2 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk utvikning: 130.000 fibrer som i en liten ask

1 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

NOCen spekulerar 2: Felrapporter

27 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

NOCen spekulerar 1: hög belastning

26 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk djupdykning: Optisk magi med EDFA

22 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

Långartikel: Så designar man ett fiberoptiskt nät

11 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

Bredare motorväg för svenska data – äntligen en offensiv satsning!

22 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Om den interaktiva tidslinjen

21 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Om den interaktiva kartan

20 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Fiberfeber: Vad som har varit och vad som komma skall

19 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Följ bygget av Sunets nät på bloggen Fiberfeber!

18 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk djupdykning: den mystiska routerkraschen

11 Jun 2006
/ Bloggen fiberfeber

2000–2013: Sunet mognar och kapaciteten ökar. Identitetsfederation skapas.

1 Jan 2000
/ Bloggen fiberfeber

1990–1999: Kapaciteten stiger, 2 – 34 – 155 Mbps

1 Jan 1990
/ Bloggen fiberfeber

1968–1989: Idéernas tidevarv. Internets vagga.

1 Jan 1968
/ Bloggen fiberfeber

Jörgen Städje

Jag heter Jörgen Städje och har skrivit om teknik och vetenskap sedan 1984. Friskt kopplat, hälften brunnet!