伦斯勒研究人员冲破云层推进卫星通信

伦斯勒理工学院物理学、应用物理学和天文学助理教授Moussa N'Gom设计了一种无论天气如何都能使卫星与地面之间的通信更加有效的方法。在最近发表的研究中，N'Gom 和他的团队使用超快飞秒激光切割通常会导致自由空间光通信 (FSO) 损失的云层和雨水。

“我们使用的激光能量如此之大，以至于它们改变了它们传播的环境，”N'Gom 说。“环境开始改变正在改变它的激光，并且它们具有光与物质的相互作用。它变成了一种级联效应，产生了一条长长的光丝。”

沿着音爆的路线，灯丝伴随着冲击波。激光灯丝穿过云层传播，伴随的冲击波清除了灯丝周围的空间，为可见光提供了一个开放的路径。N'Gom 使用中心有孔的螺旋形式的结构光在通道中传播。

“拉盖尔-高斯光束穿过这个空旷的空间而不与灯丝相互作用，并且不受云层的阻挡，”N'Gom 说。“通常情况下，光以一个平波传播，但我们创造的光以螺旋线传播。想象一下，它就像用剪刀卷曲一张平面纸一样。”

除了促进云层传输之外，光的螺旋形状还允许传输更多信息。

该方法为 FSO 带来了重大进步，FSO 的容量已经大大高于射频通信。以前克服雨和云的持续障碍的尝试需要大量的能源、大量的投资，或者效果不佳。

“博士。N'Gom 的创新研究展示了如何克服自由空间光通信中的基本障碍，”伦斯勒科学学院院长 Curt Breneman 说。“我希望这种类型的自由空间光通信技术能够实现超高速安全的全球量子通信。”

N'Gom 与博士生 Tianhong Wang、Saad Bin Ali Reza、Finn Buldt 和博士后助理 Pascal Bassène 一起参与了研究。这项工作由国家地理空间局资助。