解决宽带危机的激光束整形新技术

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解决宽带危机的激光束整形新技术 随着对数据需求的增加，科学家预测，除非开发新的数据传输技术，否则电信网络达到容量极限只是时间问题。一项新技术可以帮助避免这种带宽收缩。通过光网络传输的数据可能是当前技术的100多倍。 随着对数据需求的增加，科学家预测，除非开发新的数据传输技术，否则电信网络达到容量极限只是时间问题。一项新技术可以帮助避免这种带宽收缩。通过光网络传输的数据可能是当前技术的100多倍。

激光束有许多不同的形状，或空之间的分布模式。然而，今天的光网络仅使用空的模式进行信息传输，这限制了一次传输的数据总量。由南非威特沃特斯兰德大学的安德鲁·福布斯教授领导的研究人员已经开发出一种称为0+间复用技术的技术，这种技术将激光束分成多种0+间模式，并能传输信息。

在波士顿举行的OSA激光会议上发表的一篇论文中，研究人员展示了一种在超过100空模式的光通信中，在空之间进行复用的新方法，该方法与波分复用(WDM)相结合，利用不同波长的光可以携带的信息。

我们在空之间创建了35种模式，并在三种不同的波长下进行编码，总共产生了105种模式。卡梅罗·罗萨莱斯-古兹曼解释说，他是这项研究的研究员，也是研究论文的第一个副主编。我们的新方法可能是未来通信技术的基础。

研究人员已经表明，在实验室的自由空光网络中，他们的技术能够以98%的效率传输数据，即使用这种光束在空大气中传输信息。科学家说，这种方法也可以应用于光纤，光纤是光通信的基础。

随着光学模式增加带宽

这项新技术利用轨道角动量，使其呈扭曲或螺旋形状。空之间的不同模式可以通过改变扭转的次数来创建，称为方位角自由度。然而，其他科学家已经增加了探索自由设置的带宽方向。最近的研究发现，虽然理论上轨道角动量的模式集是无限的，但没有足够的可用模式在实践中作出重大改进。

福布斯的团队通过增加另一个叫做径向自由度的变量解决了这个问题。理论上，每个方位的自由度有无限多个径向自由度，但实际上是有限的，限制了这个数目。因为所有模式都是相互正交的，所以信号不会混淆，因为它们在传输中，并且可以被分离以到达它们的目的地。研究人员称，这是第一次使用空之间的两个自由度对信息进行光学编码。

这种新方法的关键是一种叫做空的光学装置。研究人员使用一个空的中间光调制器将激光整形成各种模式，在接收端有一个相反的过程。

罗萨莱斯-古兹曼说:我们方法的优点之一是，我们只需要对所有空模式进行一次检测，就可以恢复所有信息。这是另一种增加带宽并且需要多个检测器的方法。

按像素发送图片

为了测试这项新技术，研究人员用它来编码一个灰色和彩色图像。每个图像被发送到通信链路的像素的像素，然后每个像素被恢复到重建图像。对于灰度图像，每个灰度级链接到一个单独的空模式，允许传输105个灰度级。

罗萨莱斯-古兹曼说，在这个演示中，发送一幅10，000像素的图像需要5到7分钟，但是我们可以同时发送两到四个像素或者发送多个波长的图像来提高传输速度。

真实世界的free 空光网络可以在建筑物之间传输信息，但也有许多挑战是实验室迄今尚未发现的。研究人员与自由交流专家合作，以适应他们的实际应用技术。

我们已经在南非进行了实验，使这种设备能够适应不同的自由通信模式。罗萨莱斯-古兹曼说，我们正试图将他们的设备增加四倍以上，但我们对目前的带宽感兴趣。