Bredband fiberoptik bär information om ljuspulser, med ljusets hastighet, genom optiska fibrer. Men hur ljuset kodas i ena änden och bearbetas på det andra påverkar datahastigheten.
Denna världens första nanophotonic device, publicerad i Nature Communications, kodar för mer data och bearbetar den mycket snabbare än konventionell fiberoptik genom att använda en speciell form av "vridet" ljus.
Dr Haoran Ren från RMITs Science School, som var medförfattare av papperet, sa att den lilla nanophotoniska enheten som de har byggt för att läsa vridet ljus är den saknade nyckeln som krävs för att låsa upp super-snabb, ultra-bredbandskommunikation.
"Nuvarande optiska kommunikationer är på väg mot en" kapacitetsknas ", eftersom de misslyckas med att följa Big Evers ständigt ökande krav, säger Ren.
"Vad vi lyckats göra är att överföra data via ljus på högsta möjliga sätt på ett sätt som gör det möjligt för oss att massivt öka vår bandbredd."
Nuvarande toppmoderna fiberoptiska kommunikationer, som de som används i Australiens nationella bredbandsnät (NBN), använder endast en bråkdel av ljusets faktiska kapacitet genom att överföra data på färgspektrum.
Nya bredbandsteknologier under utveckling använder svängning eller form av ljusvågor för att koda data, öka bandbredd genom att även använda ljuset som vi inte kan se.
Den senaste tekniken, vid framkanten av optisk kommunikation, bär data på ljusvågor som har vridits i en spiral för att ytterligare öka deras kapacitet. Detta är känt som ljus i ett tillstånd av orbital vinkelmoment, eller OAM.
I 2016 publicerade samma grupp från RMITs Laboratory of Artificial Intelligence Nanophotonics (LAIN) ett störande forskningsblad i Science Journal som beskriver hur de lyckades avkoda ett litet urval av detta vridna ljus på ett nanophotonic chip. Men tekniken för att upptäcka ett brett spektrum av OAM-ljus för optisk kommunikation var fortfarande inte genomförbar, förrän nu.
"Vårt miniatyr OAM nano-elektroniska detektor är utformat för att skilja olika OAM-ljusstatus i en kontinuerlig ordning och att avkoda informationen som bärs av tvinnat ljus, säger Ren.
"För att göra detta skulle det tidigare krävas en maskin som storleken på ett bord, vilket är helt opraktiskt för telekommunikation. Genom att använda ultratunna topologiska nanoskikt som mäter en bråkdel av en millimeter, gör vår uppfinning det här jobbet bättre och passar i slutet av en optisk fiber. "
LAIN Biträdande vice kanslern för forskningsinnovation och entreprenörskap hos RMIT, professor Min Gu, sa att materialen som används i enheten var kompatibla med användning av kiselbaserad material i de flesta tekniker, vilket gör det enkelt att skala upp för industriapplikationer.
"Vår OAM nano-elektroniska detektor är som ett" öga "som kan" se "information som bärs av tvinnat ljus och avkoda det för att förstås av elektronik. Denna teknikens högpresterande, låg kostnad och liten storlek gör det till en användbar applikation för nästa generations bredbandsoptisk kommunikation, säger han.
"Det passar omfattningen av befintlig fiberteknik och kan användas för att öka bandbredd eller potentiellt bearbetningshastigheten hos den fibern med över 100 gånger inom de närmaste åren. Denna enkla skalbarhet och den enorma inverkan det kommer på telekommunikation är vad som är så spännande. "
Gu sa att detektorn också kan användas för att ta emot kvantinformation som skickas via vridljus, vilket innebär att det kan ha applikationer i en rad avancerade kvantkommunikation och kvantdatorforskning.
"Vår nano-elektroniska enhet kommer att låsa upp den fulla potentialen för tvinnat ljus för framtida optisk och kvantkommunikation," sa Gu.
