研究人员展示了结构光的无噪声通信
图:对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表,而不用担心通道的噪音。来源:Wits University
光的模式为光通信中的大型编码字母表带来了巨大的希望,但由于它们容易失真,例如在大气湍流或弯曲的光纤中,使其发展受到了阻碍。
现在,Wits大学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,不需要识别模式,从而克服了噪声信道中模态失真的先验限制。其结果是一种新的编码技术,即在湍流大气中几乎无噪声地发送50多种矢量光模式,为高比特率光通信开辟了一条新途径。
相关研究发表在 Laser & Photonics Reviews,他们使用矢量光的一种新的不变特性来编码信息。该团队称之为“矢量”的这个量从0到1不等,在通过有噪声的通道时保持不变。
与传统的振幅调制0或1(只有两个字母的字母表)不同,该团队使用不变性将0到1的矢量范围划分为50个字母的50多个部分(0、0.02、0.04等,最多1个)。由于发送信息的信道不会使矢量失真,因此发送方和接收方将始终在值上达成一致,从而实现无噪声信息传输。
该团队克服的关键障碍是以不需要“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,不变量只是在专门的测量中“相加”了光,揭示了一个根本看不到失真的量。
Andrew Forbes教授说:“这是一个非常令人兴奋的进步,因为我们终于可以利用光的许多模式作为编码字母表,而不用担心通道的噪音有多大。”。“事实上,字母表有多大的唯一限制是检测器有多好,而且完全不受通道噪声的影响。”
Keshaan Singh补充道,“创建和检测矢量调制只需要传统的通信技术,使我们的基于模式的协议能够立即部署在现实世界中。”
该团队已经开始在光纤和自由空间的快速链路中进行演示,并相信该方法可以在其他噪声信道中工作,包括在水下。
- Keshaan Singh et al, A Robust Basis for Multi‐Bit Optical Communication with Vectorial Light, Laser & Photonics Reviews (2023). DOI: 10.1002/lpor.202200844
来源:Wits University