MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Учёные из Университета Витватерсранда (Wits, ЮАР) и Университета Бордо (Франция) показали новый способ передачи информации с помощью лазерного луча, который сохраняет данные даже после сильного искажения атмосферной турбулентностью. В отличие от традиционных оптических систем связи, где приходится применять сложные алгоритмы адаптивной оптики для компенсации «дрожания» и искажения светового пучка, исследователи кодировали данные в топологии света.
Источник изображения: Wits
В основе технологии лежит использование световых структур типа скирмионов — вихреподобных конфигураций электромагнитного поля, в которых информация записывается не в точной форме светового импульса, а в его топологическом состоянии. Топология — это остающиеся неизменными свойства пространства в условиях непрерывных деформаций, например, круг переходит в эллипс и наоборот, что делает их топологически идентичными. Тем самым атмосферные потоки могут сильно изменить внешний вид лазерного пучка, однако его топологическая характеристика остаётся неизменной и может быть считана приёмником.
Для проверки метода исследователи передавали лазерные пучки между зданиями кампуса Wits в Йоханнесбурге на расстояние в несколько сотен метров. Луч проходил через естественную атмосферную турбулентность, вызываемую неоднородным нагревом воздуха, потоками и случайными изменениями показателя преломления. Несмотря на то что форма принимаемого светового пятна заметно отличалась от исходной, закодированная в нём топологическая информация сохранялась. Таким образом, эксперимент продемонстрировал возможность оптической связи без обязательной предварительной коррекции искажений, чем обычно занимается адаптивная оптика.
Разработка может стать основой для более устойчивых систем лазерной связи между наземными станциями, беспилотниками, самолётами и космическими аппаратами. Атмосферная турбулентность остаётся одной из главных проблем при передаче данных с помощью света через открытое пространство, особенно для высокоскоростных квантовых и оптических каналов. Исследователи считают, что использование топологических свойств света способно повысить надёжность будущих оптических сетей, поскольку данные будут защищены не от искажений самого луча, а от потери его фундаментальной структуры, чего практически не происходит.
Источник:
