新方法可实现不受天气影响的有效自由空间光通信

伦斯勒理工学院的物理、应用物理和天文学助理教授Moussa N'Gom设计了一种方法，使卫星和地面之间的通信无论天气如何都能有效进行。在最近发表的研究成果中，N'Gom和他的团队使用超快飞秒激光来穿透通常会导致自由空间光通信(FSO)损失的云和雨。

N'Gom说：“我们使用的激光能量很高，它们会改变传播的环境。环境开始改变，激光正在改变它，他们有光-物质相互作用。这就形成了一种级联效应，产生了长长的灯丝。”

实验装置示意图及实验结果图

灯丝伴随着冲击波，沿着音爆的路线。激光灯丝通过云层传播，伴随的冲击波清除灯丝周围的空间，为可见光提供一个开放的通道。N’gom使用结构光，在其中心有一个洞的螺旋形式，通过路径传播。

N'Gom说：“拉盖尔-高斯光束穿过这个真空空间，没有与灯丝相互作用，也没有被云层阻挡。通常情况下，光以一种平坦的波传播，但我们创造的光以螺旋状传播。想象一下，这就像用剪刀卷一张平纸。”

除了便于通过云层传输之外，螺旋光还可以传输更多的信息。

该方法对FSO来说是一个重大的进步，它已经具有比射频通信更高的容量。以前试图克服持续存在的雨云障碍，需要大量能源和资金投入，并且效果不佳。

伦斯勒科学学院院长Curt Breneman说：“N'Gom博士的创新研究展示了如何克服自由空间光通信的基本障碍。我希望这种类型的自由空间光通信技术能够实现超高速安全的全球量子通信。”

这项研究发表在《应用物理学杂志》上。

相关链接：https://phys.org/news/2023-03-method-enables-effective-free-space-optical.html