На сайте Phys.org размещена интересная публикация "Researchers demonstrate noise-free communication with structured light".

Световые узоры открывают огромные перспективы для кодирования большого алфавита в оптических коммуникациях, но прогрессу мешает их восприимчивость к искажениям, например, из-за атмосферной турбулентности или изгиба оптического волокна.

Теперь исследователи разработали новый протокол оптической связи, который использует пространственные паттерны света для многомерного кодирования таким образом, что не требует распознавания паттернов, тем самым преодолевая прежнее ограничение модального искажения в зашумленных каналах. Результатом стало новое современное кодирование более 50 векторных рисунков света, передаваемых практически без помех через турбулентную атмосферу, открывающее новый подход к оптической связи с высокой скоростью передачи данных.

Команда ученых использовала новое инвариантное свойство векторного света для кодирования информации. Эта величина, называнная «векторностью», масштабируется от 0 до 1 и остается неизменной при прохождении через зашумленный канал.

В отличие от традиционной амплитудной модуляции, которая равна 0 или 1 (только двухбуквенный алфавит), команда использовала инвариантность для разделения диапазона векторности от 0 до 1 на более чем 50 частей (0, 0,02, 0,04 и т. д. до 1) для алфавита из 50 букв. Поскольку канал, по которому отправляется информация, не искажает векторность, отправитель и получатель всегда будут согласовывать значение, следовательно, передача информации будет бесшумной.

Критическое препятствие, которое преодолела команда, заключается в том, чтобы использовать узоры света таким образом, который не требует их «распознавания», и чтобы можно было игнорировать естественные искажения зашумленных каналов. Вместо этого инвариантная величина просто «суммирует» свет в специализированных измерениях, выявляя величину, которая вообще не видит искажения.

Это очень захватывающее достижение, потому что мы наконец-то можем использовать множество паттернов света в качестве кодирующего алфавита, не беспокоясь о том, насколько зашумлен канал. На самом деле, единственным ограничением того, насколько большим может быть алфавит, является то, насколько хороши детекторы и на них вообще не влияет шум канала. Для создания и обнаружения модуляции векторности требуется не что иное, как обычная коммуникационная технология, позволяющая немедленно развертывать наш модальный (шаблонный) протокол в реальных условиях.

Команда уже начала демонстрации своего метода на оптическом волокне и быстрых соединениях в свободном пространстве и считает, что этот подход может работать и в других зашумленных каналах, в том числе под водой.

Ссылка на статью в свободном доступе: K. Singh et al. A Robust Basis for Multi‐Bit Optical Communication with Vectorial Light, Laser & Photonics Reviews (2023). DOI: 10.1002/lpor.202200844