Российские ученые из МИЭТ и ИТМО предложили простой способ повысить надежность передачи данных в космосе посредством оптической связи.
Для передачи данных между космическими спутниками традиционно используется свободно-пространственная оптическая связь. Ее устройство похоже на оптический Wi-Fi: информация кодируется в лазерный пучок, который транслируется получателю. Технология не требует оптоволоконного кабеля, поэтому ее можно быстро и просто развернуть в любом месте.
Однако пока пропускная способность свободно-пространственной оптической связи достигает скорости до 20 Гбит/с, а на стабильность оптического сигнала влияют внешние факторы, такие как облака или пыль.
Теперь же, по мнению ученых, создать надежное высокоскоростное соединение могут «закрученные» световые пучки – вихри. В отличие от «незакрученного» света они обладают не только частотой и амплитудой (интенсивность свечения), но и проекцией орбитального углового момента.
Специалисты 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.
По словам одного из авторов исследования, ведущего научного сотрудника физического факультета ИТМО Станислава Батурина, такой подход – это сильная нелинейность, которая используется 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», – рассказал Станислав Батурин. – Меняя параметры исходного пучка, 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.
Предполагается, что новый способ создания световой «гребенки» потенциально можно использовать для настройки надежной и быстрой оптической связи в космосе. В перспективе ученые планируют разработать методы, которые помогут передавать сигнал не только в вакууме, но и в атмосфере.
Мона Платонова.
Фото mos.ru
