研究人员展示了与结构光的无噪声通信

光的模式为光通信中的大型编码字母表带来了巨大的希望，但进展受到它们对失真的敏感性的阻碍，例如在大气湍流或弯曲的光纤中。现在，威特沃特斯兰德大学 (Wits) 的研究人员概述了一种新的光通信协议，该协议利用光的空间模式以不需要识别模式的方式进行多维编码，从而克服了模态失真的先验限制在嘈杂的频道。其结果是一种新的最先进的编码技术，包含 50 多种光矢量模式，在湍流的大气中几乎无噪音地发送，开辟了一种新的高比特率光通信方法。

本周发表在 《激光与光子学评论》上的 Wits 物理学院结构光实验室的 Wits 团队使用矢量光的新不变属性来编码信息。这个被团队称为“矢量性”的数量从 0 缩放到 1，并且在通过嘈杂的通道时保持不变。与传统的调幅为 0 或 1(只有两个字母的字母表)不同，该团队使用不变性将 0 到 1 的向量度范围划分为 50 多个部分(0、0.02、0.04 等等，直到 1)一个 50 个字母的字母表。由于发送信息的通道不会扭曲矢量性，因此发送方和接收方将始终就该值达成一致，因此无噪声信息传输。

该团队克服的关键障碍是以一种不需要“识别”的方式使用光模式，这样就可以忽略噪声通道的自然失真。相反，不变量只是在专门测量中“累加”光，揭示一个根本看不到失真的量。

“这是一个非常令人兴奋的进步，因为我们终于可以利用光的多种模式作为编码字母表，而不必担心通道的噪音有多大，”金山物理学院的安德鲁福布斯教授说。“事实上，字母表可以有多大的唯一限制是探测器有多好，并且完全不受通道噪声的影响。”

主要作者和博士候选人 Keshaan Singh 补充道：“要创建和检测矢量调制，只需要传统的通信技术，就可以让我们基于模态(模式)的协议立即部署到现实世界的环境中。”

该团队已经开始在光纤和跨自由空间的快速链路中进行演示，并相信该方法可以在其他嘈杂的通道中发挥作用，包括水下。