Оптоволоконные линии связи передают информацию с помощью света различных длин волн — по сути, разных цветов. Эти лучи распространяются почти со скоростью света в вакууме, но в стеклянной сердцевине волокна их скорость чуть ниже. Традиционно все сигналы запускаются в одном направлении, что приводит к перекрёстным помехам и нелинейным искажениям — подобно оркестру, где каждый музыкант пытается перекричать остальных, создавая какофонию вместо гармонии. Инженеры предложили нестандартное решение: развернуть один из каналов и направить его навстречу основному потоку. Эта встречная «партия» не усиливает хаос, а, напротив, делает звучание чище.

Ключевой физический механизм здесь — рамановское усиление: в стекле фотоны одной длины волны могут передавать свою энергию фотонам другой длины волны, как если бы музыканты обменивались энергией звука, усиливая нужные ноты. Для точной настройки такого взаимодействия необходимы спектроскопия — наука о переходах света между длинами волн — и фотометрия — точное измерение интенсивности светового потока. Компьютерное моделирование, основанное на этих методах, позволило рассчитать оптимальную мощность встречного луча.

Без ограничения мощности обратный канал не даёт выигрыша, но при жёстком лимите в 18 дБм (это примерно мощность слабой лазерной указки) встречный луч действует подобно акустической подстройке: он меньше искажается нелинейными эффектами и помогает эффективнее распределять энергию по спектру. В результате общая пропускная способность волокна возрастает на 24.5%.

Любопытно, что рамановское усиление, впервые обнаруженное в жидкостях, сегодня позволяет передавать сигналы через океаны без промежуточных оптических усилителей. Так, благодаря точной настройке и идеям Роя Глаубера о когерентной передаче, можно выжать максимум из каждого фотона.