绕过任意不透明墙壁进行光通信的新方法

由于高数据速率通信的大带宽可用性，使用紫外、可见或红外波在自由空间中传输信息引起了人们的兴趣。然而，发射器和接收器之间路径上存在不透明的遮挡物或墙壁，通常会阻挡直接视线，从而阻碍信息传输。

在《自然·通讯》发表的一篇新文章中，加州大学洛杉矶分校塞缪利工程学院和加州纳米系统研究所的一个研究小组，由电气与计算机工程系系主任艾多甘·奥兹坎博士和加州大学洛杉矶分校诺斯罗普·格鲁曼基金会主席莫娜·贾拉希博士领导，报告了一种全新的方法，可以在任意形状的不透明遮挡物或墙壁周围传递光学信息。

电子编码和衍射解码在任意不透明遮挡物周围进行光通信的图示，以及3D打印衍射全光解码器原型的照片。

这种方法允许在大型和动态变化的不透明遮挡周围传输光学信息，例如图像。它基于发射器上的数字编码和接收器上的衍射全光解码，用于在完全阻挡发射器和接收器孔径之间的直接视线的任意不透明遮挡周围传输信息。

在这个方案中，任何要传输的感兴趣的图像或空间信息都编码在传输波的相位通道中。这个传输的相位结构是由一个使用深度学习训练的编码器神经网络计算的，它被不透明的遮挡物或墙壁分散，阻挡了发射器和接收器之间的路径。

然而，来自不透明壁边缘的散射光会传播到一个特殊的接收器，该接收器经过优化，可以解码编码器的信息。这种对接收波的解码不需要任何外部电源或数字数据处理，它只使用光通过一组空间工程表面的被动衍射（衍射层），这些表面也经过深度学习优化，可以在输出视场全光恢复原始信息。

加州大学洛杉矶分校的研究人员通过实验证明他们的方法，使用太赫兹波传输任意形状的不透明遮挡/墙壁周围的图像。这种方法被证明能够应对通信信道中未知的变化，并且可以传输随着时间推移而改变其大小和形状的不透明遮挡周围的图像。研究人员相信他们的框架将在新兴的高数据速率自由空间通信系统中得到应用。

此外，加州大学洛杉矶分校团队在不透明遮挡物中设计边缘散射函数的方法还可以在安全、机器人和可穿戴设备领域实现众多应用，包括向遮挡物之外的移动设备供电，或看到夹在遮挡物之间的物体。

相关链接：https://phys.org/news/2023-11-team-method-communicating-arbitrary-opaque.html

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42556-0