آزمایش اپتیک تطبیقی ​​آلپ راه را برای پیوندهای ماهواره ای ترابیت در ثانیه هموار می کند - دنیای فیزیک

محققان سوئیسی داده‌های نوری را با سرعت بیش از 10 ترابیت بر ثانیه بین یک قله آلپ و یک رصدخانه در دانشگاه برن - در فاصله 53 کیلومتری - ارسال و دریافت کرده‌اند. این بیش از پنج برابر بیشتر از چیزی است که برای راه‌اندازی یک پیوند ارتباطی ماهواره‌ای به زمین مورد نیاز است، و تیم می‌گوید این روش می‌تواند برای ایجاد اتصالات اینترنتی سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر برای صورت‌های فلکی ماهواره‌ای در مدار نزدیک زمین استفاده شود. .

سیستم های صورت فلکی ماهواره ای مانند استارلینک اسپیس ایکس (شبکه ای متشکل از بیش از 2000 ماهواره که در نزدیکی زمین می چرخند) نوید دسترسی به اینترنت را از طریق ارتباطات لیزری مبتنی بر فضا به جهان می دهند. اصل این است که مناطقی که به فناوری کابل فیبر نوری، که ستون فقرات اینترنت مدرن را تشکیل می دهد، دسترسی ندارند، می توانند در عوض از طریق ماهواره ها به شبکه نوری متصل شوند.

در حال حاضر، انتقال داده‌ها بین ماهواره‌ها و ایستگاه‌های زمینی عمدتاً به فناوری‌های فرکانس رادیویی متکی است که در محدوده امواج مایکروویو طیف الکترومغناطیسی کار می‌کنند و طول موج‌های سانتی‌متری دارند. در مقابل، سیستم‌های نوری لیزری در محدوده مادون قرمز نزدیک عمل می‌کنند و طول موج‌های مقیاس میکرونی آن‌ها حدود 10 برابر کوتاه‌تر از امواج رادیویی است. این به آنها امکان می دهد تا داده های بیشتری را در مدت زمان مشابه منتقل کنند. در واقع، چندین آزمایش قبلی نشان داده‌اند که فناوری‌های ارتباطات نوری فضای آزاد می‌توانند داده‌ها را با سرعت 000 گیگابیت بر ثانیه در فواصل تا 100 کیلومتر و 10 ترابیت بر ثانیه در فواصل حداکثر 1 متر در یک کانال منتقل کنند.

نقطه ضعف این است که چنین سیستم هایی به فرمت های مدولاسیون پیشرفته و مرتبه بالا متکی هستند و بنابراین به نسبت سیگنال به نویز بالایی نیاز دارند که فقط در فواصل نسبتاً کوتاه امکان پذیر است. پیوندهای ماهواره ای آینده نیز به سرعت داده های بالاتری در حدود 500 گیگابیت بر ثانیه یا بیشتر نیاز خواهند داشت.

یک آزمایش منظره

در کار جدید، محققان به رهبری یورگ لوتولد، رئیس گروه فناوری اطلاعات و مهندسی برق (D-ITET) at ETH زوریخ، یک پیوند ارتباطی نوری ماهواره ای بین ایستگاه تحقیقاتی ارتفاع بالا در Jungfraujoch و رصدخانه زیمروالد نزدیک برن با انجام این کار، آنها نشان دادند که یک پرتو لیزر می تواند به طور موثر در میان تلاطم های جوی منتشر شود که به طور معمول بر حرکت امواج نور و در نتیجه انتقال داده ها تأثیر منفی می گذارد.

محققان با تعدیل موج نور لیزر به‌گونه‌ای که به گیرنده اجازه می‌دهد حالت‌های مختلف رمزگذاری‌شده در یک «نماد» را شناسایی کند، به این موفقیت دست یافتند. این بدان معناست که هر نماد می تواند بیش از یک بیت اطلاعات را منتقل کند. به عنوان مثال، طرحی متشکل از 16 حالت می تواند چهار بیت را با هر نوسان موج نور ارسال کند، در حالی که طرحی با 64 حالت می تواند شش بیت را ارسال کند.

نویسنده اصلی مطالعه می‌گوید: «چند مؤلفه کلیدی این موفقیت را ممکن کرد یانیک هورست. در سمت فرستنده، او توضیح می دهد که تیم اطلاعات را با استفاده از یک قالب مدولاسیون منسجم مانند مدولاسیون 64-مربع دامنه (64-QAM) پلاریزاسیون-چند پلکسی به روشی کم مصرف کدگذاری می کند. سپس آن را با دقت بسیار بالا (چند ده میکرو رادیان) به سمت گیرنده رصدخانه می فرستند. در نهایت، پس از عبور نور از 53 کیلومتری اتمسفر متلاطم، یک سیستم اپتیک تطبیقی ​​در ایستگاه گیرنده، خطای جلوی فاز موج الکترومغناطیسی را تصحیح می‌کند.

هورست می گوید: "اپتیک تطبیقی ​​منجر به سیگنالی 300 برابر قوی تر در فیبر نوری می شود." دنیای فیزیک. این بهبود همچنین به لطف بلوک ساختمان نوری است که حساسیت گیرنده بالایی دارد - فقط چند فوتون در هر بیت برای انتقال داده بدون خطا مورد نیاز است.

پایین به زمین

هورست و همکارانش می‌گویند که تکنیک جدید آنها باید ما را یک قدم به پیوندهای ارتباطی ماهواره‌ای-زمینی و بین ماهواره‌ای مبتنی بر فناوری‌های نوری نزدیک‌تر کند که می‌تواند به نرخ تاریخ بسیار بالایی در هر کانال دست یابد - بسیار بالاتر از آنچه برای فناوری‌های فرکانس رادیویی ممکن است. چنین پیوندهایی می‌توانند روزی به عنوان ستون فقرات شبکه فیبر زمینی عمل کنند و در نهایت در مناطقی که استقرار فناوری‌های ارتباطی اصلی مانند فیبر نوری امکان‌پذیر نیست، «غیرمتصل را به هم متصل کنند».

محققانی که کار خود را در علم, اکنون در حال بررسی یک فرمت مدولاسیون جدید به نام 4D-BPSK هستند. هورست می‌گوید: «ما معتقدیم که این فرمت می‌تواند به دلیل حساسیت بسیار بالای آن برای سایر برنامه‌های نوری نیز اعمال شود.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. خودرو / خودروهای الکتریکی، کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• BlockOffsets. نوسازی مالکیت افست زیست محیطی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/alpine-adaptive-optics-experiment-paves-the-way-for-terabit-per-second-satellite-links/