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用激光导线将数据从太空传送到地球。

2020-11-11 14:31   来源: 互联网    阅读次数:2069

光能用来在卫星和地球之间传输信息吗?大气中的水蒸气会散射和吸收光能,但克服这个障碍,光将携带更多信息,其移动速度将超过我们目前所依赖的无线电波。由国家地理情报机构(NationalGeosspace-Intelligence Agency)资助的一个新的研究项目建议,利用光本身的特性通过云层传输数据。


我的工作是理解光的组成部分,并操纵它们与物质相互作用。近年来,我们看到了光在生物医学成像和量子计算中的应用取得了更大的进展,但是操纵光的基本特性是相同的,光可以做到这一点。伦斯勒理工学院物理学助理教授MusaNgom说。

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光在无线移动数据(称为自由空间光通信)中的使用在只需要短距离传输的应用中很常见,例如红外线遥控器。然而,如果在地球大气层的任何一段距离上使用光传输数据,其可靠性、质量和稳定性将急剧下降。就像阳光使云变暖并将它们折射成扩散的辉光一样,随着光在空气中散射和丢失而传播的数据也会急剧下降。


在他的实验室里,N‘Gom操纵光的三个主要组成部分--偏振,它控制着光电场的方向。阶段,它改变光与周围环境的相互作用;光波的振幅--产生具有非凡功能的特殊光。他可以用光来成像活体组织,精确切割硬材料,或加强光通信。


为了在大气中传输数据,N‘Gom使用了一种激光,它被配置成产生短、强和均匀的光脉冲,它将产生一个微小的等离子体球--一种由脉冲与脉冲之间的相互作用产生的过热气体。云中的水蒸气--沿着空气中的光路径产生。


等离子体球继续从其他脉冲中吸收能量,这反过来又使它重新聚焦和重定向即将到来的脉冲,并沿着光的路径产生其他等离子体球。然后一次又一次地循环。


这种级联效应是由脉冲序列与等离子体的反复相互作用引起的,这种相互作用可产生高达100米长的激光长丝。等离子体球沿光丝产生声波,使水蒸气在声波周围传播。在围绕激光丝及其等离子体包络的透明隧道中,N‘Gom可以发射第二条甜甜圈状数据流,从太空传播到地球,不会退化。


每一次脉冲只持续一飞秒(10X-15秒),这是一段很短的时间,其间光以大约6微米的距离传播,即头发的宽度。


在非常非常短的时间内,我可以一次又一次地快速提供大量能量,"Ngom说,"这破坏了大气层。这是很短的,但它是如此强大和专注于某一点,你将有一整条线,并在云上留下一个洞,我们可以用来发送信息。


虽然每个脉冲都是由可见光谱中的光(波长在400到800纳米之间)组成,并在其持续时间内积累了大量的能量,但它们是如此之短,以至于系统是不可见的,不会对生命或生命造成危害。


通过动态媒体进行自由空间光通信"项目在三年内获得了600000美元的资助。




责任编辑:无量渡口
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