Новый метод оптической связи тестируют в космосе, но работает он и под водой

Структурированным называют поток света, передающий изображения. Новое исследование в этой области позволяет передавать множество узоров в качестве алфавита кодирования. И при этом не беспокоиться о том, насколько зашумлён канал, то есть о помехах при связи. Причём новый подход к оптической связи можно реализовать при помощи широко известных технологий. Результаты научных трудов под названием «Надежная основа для многоразрядной оптической связи с векторным светом» опубликовали в журнале Laser & Photonics Reviews («Обзоры лазеров и фотоники»).


Световые схемы имеют огромные перспективы для создания большого алфавита кодирования в оптической связи. Но прогрессу препятствуют искажения — это атмосферная турбулентность или изгиб оптического волокна. Теперь исследователи из Университета Витватерсранда (сокращённо Wits), ЮАР, представили новый протокол оптической связи. Он использует пространственные структуры света для многомерного кодирования. Важно, что при этой технологии не нужно распознавать структуры. Тем самым протокол преодолевает предыдущее ограничение — искажения в зашумлённых каналах. Результатом изобретения стало кодирование более чем 50 векторных шаблонов, которые передаются через неидеальную среду практически без шума, то есть без искажений и помех. Метод открыл новый подход к оптической связи с высокой скоростью передачи данных.

Команда Wits из Лаборатории структурированного света использовала новое инвариантное свойство векторного света для кодирования информации. Инвариантность означает неизменность даже при перемене условий. Величина, которую команда учёных из ЮАР называет «векторностью», масштабируется от 0 до 1 и остаётся неизменной при прохождении через зашумлённый канал. Традиционная амплитудная модуляция колеблется всего между двумя цифрами, 0 и 1. В отличие от неё учёные использовали инвариантность для разделения диапазона векторности на 50-буквенный «алфавит»: 0, 0,02, 0,04 и так далее до 1. Поскольку канал, по которому передаётся информация, не искажает векторность, отправитель и получатель всегда имеют одно и то же значение. Следовательно, передача информации идёт без помех. Критическим препятствием раньше были естественные искажения зашумлённых каналов. Учёные придумали способ, как их игнорировать. В их технологии выявляется величина, при которой вообще не видно искажений.




— Эндрю Форбс, профессор из Школы физики Wits.

Ведущий автор научной работы Кешаан Сингх добавил, что для создания и обнаружения модуляции не требуется ничего, кроме обычной технологии связи, позволяющей немедленно развернуть протокол на основе шаблонов в реальных условиях.

Группа учёных уже начала тестировать оптическое волокно и скорость связи в открытом космосе. Исследователи считают, что их подход сработает и в других каналах с шумом, в том числе под водой.