研究人员证明用结构光进行无噪音通信
发布时间：2023-06-12 08:00:00 阅读数： 25
结构光的新研究意味着研究人员可以利用光的许多模式作为编码字母，而不必担心通道的噪声有多大。资料来源：威茨大学
光的模式为光通信中的大型编码字母带来了巨大的希望，但由于它们容易失真，如在大气湍流中或在弯曲的光纤中，进展受到了阻碍。
现在威特沃特斯兰德大学（Wits）的研究人员概述了一种新的光通信协议，该协议利用光的空间模式进行多维编码，其方式不需要识别模式，从而克服了之前在噪声信道中的模式失真限制。其结果是一种新的编码技术，超过50个光的矢量模式几乎无噪音地穿过湍流的大气层，为高比特率的光通信开辟了一条新的途径。
发表在《激光与光子学评论》上的来自威茨物理学院结构光实验室的威茨团队利用矢量光的一个新的不变属性来编码信息。这个数量，该团队称之为 "矢量"，从0到1缩放，并且在通过一个噪声通道时保持不变。
不像传统的振幅调制是0或1（只有两个字母的字母表），该团队使用不变性将0到1的矢量范围划分为50多个部分（0、0.02、0.04等等，直到1），用于50个字母的字母表。由于发送信息的信道不会扭曲矢量值，发送方和接收方将始终同意该值，因此是无噪音的信息传输。
该团队克服的关键障碍是以一种不需要 "识别 "的方式使用光的模式，这样就可以忽略噪声通道的自然失真。相反，不变的数量只是在专门的测量中把光 "加起来"，显示出一个完全看不到失真的数量。
"这是一个非常令人兴奋的进展，因为我们终于可以利用光的许多模式作为编码字母，而不用担心通道有多嘈杂，"来自维茨物理学院的安德鲁-福布斯教授说。"事实上，对字母表能有多大的限制是探测器有多好，完全不受信道噪音的影响。"
主要作者和博士生Keshaan Singh补充说："创建和检测矢量调制只需要常规的通信技术，使我们的基于模态（模式）的协议能够立即部署在现实世界的环境中。"
该团队已经开始在光纤和跨自由空间的快速链接中进行演示，并相信该方法可以在其他嘈杂的通道中工作，包括在水下。
更多资料：Keshaan Singh et al, A Robust Basis for Multi‐Bit Optical Communication with Vectorial Light, Laser & Photonics Reviews (2023). DOI: 10.1002/lpor.202200844
