Дослідники демонструють новий протокол зв’язку зі структурованим світлом

Шаблони світла мають величезні перспективи для великого алфавіту кодування в оптичних комунікаціях, але прогресу заважає їх сприйнятливість до спотворень, таких як атмосферна турбулентність або зігнуте оптичне волокно.

Тепер дослідники з Університету Вітватерсранд (Вітс) окреслили новий протокол оптичного зв’язку, який використовує просторові шаблони світла для багатовимірного кодування таким чином, що не вимагає розпізнавання шаблонів, таким чином подолавши попередні обмеження модального спотворення. в галасливих каналах. Результатом є нове сучасне кодування понад 50 векторних шаблонів світла, які практично безшумно надсилаються через турбулентну атмосферу, що відкриває новий підхід до високошвидкісного оптичного зв’язку.

Опубліковано в Laser & Photonics Reviews, команда Wits з Лабораторії структурованого світла Школи фізики Wits використала нову інваріантну властивість векторного світла для кодування інформації. Ця величина, яку команда називає «векторністю», змінюється від 0 до 1 і залишається незмінною під час проходження через шумовий канал.

На відміну від традиційної амплітудної модуляції, яка дорівнює 0 або 1 (лише дволітерний алфавіт), команда використала інваріантність, щоб розділити діапазон векторності від 0 до 1 на понад 50 частин (0, 0,02, 0,04 і так далі до 1) для алфавіту з 50 літер. Оскільки канал, по якому надсилається інформація, не спотворює векторність, і відправник, і отримувач завжди погоджуватимуться щодо значення, отже, передача інформації без перешкод.

Критична перешкода, яку подолала команда, полягає в тому, щоб використовувати шаблони світла таким чином, щоб не вимагати їх «розпізнавання», щоб можна було ігнорувати природні спотворення зашумлених каналів. Натомість інваріантна величина просто «додає» світло в спеціалізованих вимірюваннях, виявляючи величину, яка взагалі не бачить спотворення.

«Це дуже захоплюючий прогрес, тому що ми нарешті можемо використовувати багато шаблонів світла як алфавіт кодування, не турбуючись про те, наскільки шумить канал», — каже професор Ендрю Форбс із Школи фізики Вітса. «Насправді, єдине обмеження того, наскільки великим може бути алфавіт, — це те, наскільки хороші детектори та на які зовсім не впливає шум каналу».

Провідний автор та доктор філософії Кандидат Кешаан Сінгх додає: «Для створення та виявлення модуляції векторності потрібна лише звичайна комунікаційна технологія, що дозволяє негайно розгортати наш протокол на основі модального (шаблону) у реальних умовах». Команда вже почала демонстрацію оптичного волокна та швидких з’єднань у вільному просторі, і вважає, що цей підхід може працювати в інших шумних каналах, у тому числі під водою. Джерело