倫斯勒理工學(xué)院的物理、應(yīng)用物理和天文學(xué)助理教授Moussa N'Gom設(shè)計(jì)了一種方法，使衛(wèi)星和地面之間的通信無(wú)論天氣如何都能有效進(jìn)行。在最近發(fā)表的研究成果中，N'Gom和他的團(tuán)隊(duì)使用超快飛秒激光來(lái)穿透通常會(huì)導(dǎo)致自由空間光通信(FSO)損失的云和雨。

N'Gom說(shuō)：“我們使用的激光能量很高，它們會(huì)改變傳播的環(huán)境。環(huán)境開(kāi)始改變，激光正在改變它，他們有光-物質(zhì)相互作用。這就形成了一種級(jí)聯(lián)效應(yīng)，產(chǎn)生了長(zhǎng)長(zhǎng)的燈絲�！�

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖及實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

燈絲伴隨著沖擊波，沿著音爆的路線。激光燈絲通過(guò)云層傳播，伴隨的沖擊波清除燈絲周圍的空間，為可見(jiàn)光提供一個(gè)開(kāi)放的通道。N’gom使用結(jié)構(gòu)光，在其中心有一個(gè)洞的螺旋形式，通過(guò)路徑傳播。

N'Gom說(shuō)：“拉蓋爾-高斯光束穿過(guò)這個(gè)真空空間，沒(méi)有與燈絲相互作用，也沒(méi)有被云層阻擋。通常情況下，光以一種平坦的波傳播，但我們創(chuàng)造的光以螺旋狀傳播。想象一下，這就像用剪刀卷一張平紙。”

除了便于通過(guò)云層傳輸之外，螺旋光還可以傳輸更多的信息。

該方法對(duì)FSO來(lái)說(shuō)是一個(gè)重大的進(jìn)步，它已經(jīng)具有比射頻通信更高的容量。以前試圖克服持續(xù)存在的雨云障礙，需要大量能源和資金投入，并且效果不佳。

倫斯勒科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)Curt Breneman說(shuō)：“N'Gom博士的創(chuàng)新研究展示了如何克服自由空間光通信的基本障礙。我希望這種類型的自由空間光通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)超高速安全的全球量子通信。”

這項(xiàng)研究發(fā)表在《應(yīng)用物理學(xué)雜志》上。

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