随着网络视频流、互联网协议语音 (VoIP) 通话服务和其他形式的基于互联网的多媒体通信的需求激增，内容创作者和消费者都指望着光纤网络能够快速高效地处理这些不断增加的负载。确保这种情况发生的一种方法是增强此类网络（通过玻璃或塑料细丝传输数据）捕获和保留数据（即使是非常短暂的时间间隔）的能力。
为了实现这一目标，杜克大学和罗切斯特大学光学研究所的一组研究人员最近在《科学》杂志上报告说，他们成功地将编码信息从激光束转移到声波，然后再转回光波，这一突破可能会加速更快的光通信网络的开发。在光学和声学之间交换数据允许数据存储在声波振动包中，这些振动包是在激光束沿着一段短光纤相互作用时产生的。
这项研究意义重大，因为它解决了如何为光脉冲创建内存的问题。“主要目标是通过受激布里渊散射研究慢光，我们通过这种散射减慢脉冲在光纤中传播的速度，”研究合著者、杜克大学物理系主任丹尼尔·戈蒂埃说。布里渊散射发生在光穿过介质（如玻璃）时，由于遇到不同的密度而改变其路径时。
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该研究的主要目标是为更好的光纤通信系统铺平道路，目前的光纤通信系统由埋在地下的光纤和路由器连接而成。通过光网络发送数据的典型方法是将其分解成称为数据包的块。当数据包进入路由器时，会读取其地址信息。路由器的问题在于，它们每个都包含一个只能一次处理一个数据包的单个交换机。因此，除非对其他传入的数据包进行缓冲（保存）或等待轮到它们被路由，否则一些数据包将被丢弃。“如果你丢弃数据包，你就会降低整个网络的吞吐量，”戈蒂埃说。“如果你缓冲，那么数据包将一个接一个地处理。”
随着对电信基础设施的需求越来越大，“开始研究并行技术非常重要，”他补充道。
戈蒂埃和他的同事发现，当两束频率略有不同的激光束沿着一段玻璃纤维彼此照射时，它们会产生称为声子的声波振动。当合著者、戈蒂埃的博士后研究助理朱兆明将信息编码到其中一束光束上时，数据可以印在这些新创建的声子上，并保留 120 亿分之一秒，这足以通过第三束激光照射光纤将其再次转移回光。
“当考虑如何在光纤中存储光时，”朱说，“我们意识到我们可以将光信息转换为声波振动，这是以前从未做过的事情。”
研究人员正在寻求方法来创建更长的存储时间并降低保留和读出信息所需的激光束的峰值功率，这需要数年时间才能推出该技术的商业版本。
光学研究所的光学和物理学教授、研究合著者罗伯特·博伊德说：“对于开发优化互联网信息流的新策略仍然存在巨大需求。“如果两个数据包同时到达交换机，你需要存储一个，直到另一个数据包清除交换机，可能在 100 纳秒后。我们的技术旨在……为高速电信构建缓冲区。”
朱说，在项目的第一阶段（该项目是国防高级研究计划局 (DARPA) 国防科学办公室慢光计划的一部分），他了解到脉冲可以被存储并在稍后的时间读出。第二阶段是实际的实验，其中数据脉冲被存储（作为光纤中的声波）并在一段时间后被检索。
戈蒂埃说：“我们真的想证明，存储光学信息的方法比人们想象的要广泛得多。“在当前的电信系统中，你将光信号转换为电信号并将其存储在 RAM 中。然后，通过使用电信号来打开和关闭辅助激光源来重新生成光数据脉冲。但是这个过程会产生热量。速度越快，产生的热量就越多。”
科学家们说，为了使这项技术在现实世界中发挥作用，通信光纤必须由一种材料制成，这种材料提供的声学时间框架足够长，以允许信息从光学移动到声音，然后再返回光学。戈蒂埃说，一种选择是使用一种新型玻璃，这种玻璃由硫属化物制成，它具有良好的半导体特性，并且包含周期表中硫属化物族（也称为“氧族”）中的一种或多种元素，包括氧、硫、硒和碲。
研究人员正在探索的另一种选择是让激光束穿过充满气体（如氙气）的空心光纤，这将使他们能够使用功率较低的激光在气体中诱导出持续时间更长的声波。这有可能产生长 50 倍的声波，并使使用的激光器功率降低 100 倍，从而降低能源强度，从而以更低的成本更快地传输更多数据。