Инженеры из Федерального института технологий (ETH Zürich) в Швейцарии совместно с космическими компаниями продемонстрировали возможность передачи данных с помощью лазера по воздуху со скоростью несколько десятков Тбит/с. Технология может использоваться для развития спутниковой связи и замены дорогих подводных интернет-кабелей, соединяющих материки.
В процессе эксперимента исследователи передали сигнал с помощью лазеров между альпийской горной вершиной Юнгфрауйох и Бернской обсерваторией. Передача данных осуществлялась на расстоянии около 53 км. Несмотря на турбулентность воздуха, которая создает помехи, в процессе испытания удалось достичь чистой средней скорости передачи данных 0,94 Тбит/с.
Основная проблема, с которой столкнулись исследователи, искажение сигнала в воздухе. Изменяющаяся турбулентность частиц приводит к разным скоростям световых волн внутри и на краях светового конуса. В результате, когда световые волны достигают детектора приемной станции, амплитуды и фазовые углы либо складываются, либо компенсируют друг друга, создавая ложные значения.
Чтобы предотвратить эти ошибки, исследователи использовали микросхему микроэлектромеханической системы (MEMS) с матрицей из 97 крошечных регулируемых зеркал. Деформации зеркал корректируют фазовый сдвиг луча на поверхности его пересечения по текущему измеренному градиенту 1500 раз в секунду, в конечном итоге улучшая сигналы примерно в 500 раз.
Хотя демонстрация проводилась на Земле в дальнейшем технологию можно использовать для обмена данными со спутником. Спутниковая связь не является чем-то новым. Самым известным примером сегодня является Starlink. Но в этом случае для передачи данных между спутниками и наземными станциями используются радиотехнологии, которые значительно менее эффективны.
Радиотехнологии работают в микроволновом диапазоне электромагнитного спектра, длина волны составляет несколько см. Лазерные оптические системы используют ближний инфракрасный диапазон с длинами волн в несколько микрометров, что примерно в 10 000 раз короче. В результате они могут передавать больше информации в единицу времени.
Читать далее:
В Монголии нашли артефакт, напоминающий фаллос: ему около 42 000 лет
Наблюдения самого мощного гамма-всплеска меняют представления об этом явлении
ИИ определил три химических соединения, замедляющих старение
На обложке: иллюстрация передачи данных. Изображение: ETH Zürich