Лазерный мир

Ученые университета ИТМО совместно с исследователями разработали способ увеличения пропускной способности и надежности передачи данных в космосе. Специалисты научились создавать набор вихревых пучков лазера, где каждый пучок работает как отдельный канал передачи информации, сообщили в пресс-службе вуза.

«Команда российских ученых предложила простой способ повысить пропускную способность и надежность передачи данных свободно-пространственной оптической связи в космосе. Они научились управлять структурой и составом световой «гребенки» из вихревых пучков лазера. Каждый пучок при этом работает как отдельный канал передачи информации», — говорится в сообщении.

Уточняется, что для передачи информации между космическими спутниками используется свободно-пространственная оптическая связь. Ее устройство похоже на оптический Wi-Fi, где информация кодируется в лазерный пучок, и он транслируется получателю. Технологию можно быстро и просто развернуть в любом месте, но пока ее пропускная способность достигает скорости до 20 Гбит/с, а на стабильность сигнала влияют внешние факторы, например, облака и пыль.

По данным пресс-службы, создать надежное высокоскоростное соединение могут «закрученные» световые пучки — вихри, которые обладают не только частотой и амплитудой, но и проекцией орбитального углового момента, что позволяет сделать несколько независимых каналов передачи данных, подобных разным частотам в радиосвязи. Чем больше проекций, тем больше информации можно закодировать в один луч. Создать такие вихревые световые пучки можно с помощью технологии световой «орбитальной гребенки», однако ее формируют с помощью технически сложных устройств.

Предложение ученых

Поэтому ученые Нового физтеха ИТМО разработали более простой и надежный способ получения набора вихревых пучков с разными значениями проекций орбитального углового момента. Особенность разработки в том, что исследователи могут не просто создать световую «гребенку», а управлять ею и таким образом влиять на каждый отдельный вихревой пучок. Это позволит более надежно кодировать и передавать информацию, увеличивая пропускную способность и стабильность оптических каналов связи. В исследовании также приняли участие ученые Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН и Национального исследовательского университета «МИЭТ».

«Наш подход — это сильная нелинейность, которую мы используем в качестве оптического преобразования для записи информации. Мы преобразуем исходный вихревой пучок с помощью тонкого кристалла бета бората бария в набор вихревых состояний — «орбитальную гребенку». Первый конвертер позволяет нам регулировать, какие именно амплитуды входят в состав пучка после нелинейного кристалла. Меняя параметры исходного пучка с его помощью, мы кодируем информацию в амплитудную структуру гребенки. Эта структура устойчива к линейным искажениям, и без внешнего сильного нелинейного воздействия также остается стабильной при передаче данных. Поэтому мы можем кодировать большие объемы данных и передавать их, например, от спутника к спутнику, не боясь что-то потерять», — привели в пресс-службе слова одного из авторов исследования, ведущего научного сотрудника физического факультета ИТМО Станислава Батурина.

 Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/24831541