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Dos haces son mejores que uno

Conozca la 'pareja de ti' óptica que ayuda a acelerar y asegurar las comunicaciones inalámbricas

Fecha :
21 de octubre de 2021
Fuente :
Universidad del Sur de California
Resumen :
Las mejores parejas de la historia dependen de la comunicación para hacerlas tan fuertes que su poder no puede ser negado. Pero eso no solo es cierto para las personas, también es cierto para los láseres. Según una nueva investigación de la Escuela de Ingeniería de USC Viterbi, agregar dos láseres juntos comouna especie de 'pareja de ti' óptica promete hacer que las comunicaciones inalámbricas sean más rápidas y seguras que nunca.
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Han y Leia. George y Amal. Kermit y Miss Piggy. Gomez y Morticia. Las mejores parejas de la historia dependen de la comunicación para hacerlas tan fuertes que no se puede negar su poder.

Pero eso no solo es cierto para las personas o Muppets, también es cierto para los láseres.

Según una nueva investigación de la Escuela de Ingeniería de la USC Viterbi, publicada recientemente en Nature Photonics, la adición de dos láseres como una especie de "pareja" óptica promete hacer que las comunicaciones inalámbricas sean más rápidas y seguras que nunca. Pero primero, unLa mayoría de las comunicaciones basadas en láser piense en la fibra óptica, que se usa comúnmente para cosas como Internet de alta velocidad se transmite en forma de un rayo láser óptico que viaja a través de un cable. Las comunicaciones ópticas son excepcionalmente rápidas pero limitadaspor el hecho de que debe viajar a través de cables físicos. Llevar las capacidades de alta capacidad de los láseres a aplicaciones móviles y sin ataduras, como aviones, drones, submarinos y satélites, es realmente emocionante y potencialmente revolucionario.

Los investigadores de la USC Viterbi nos han acercado un paso más a esa hazaña al centrarse en algo llamado Comunicación óptica en el espacio libre FSOC. Esta no es una hazaña pequeña, y es un desafío en el que los investigadores han estado trabajando durante algún tiempo.El obstáculo ha sido algo llamado "turbulencia atmosférica".

Cuando un solo rayo láser óptico que transporta información viaja por el aire, experimenta turbulencias naturales, al igual que un avión. Los cambios de viento y temperatura en la atmósfera que lo rodea hacen que el rayo se vuelva menos estable. Nuestra incapacidad para controlar esa turbulencia eslo que ha impedido que FSOC avance en un rendimiento similar al de los sistemas de fibra óptica y radio. Dejándonos atrapados con ondas de radio antiguas más lentas para la mayoría de las comunicaciones inalámbricas.

"Si bien el FSOC ha existido por un tiempo, ha sido un desafío fundamental recuperar de manera eficiente la información de un haz óptico que se ha visto afectado por la turbulencia atmosférica", dijo Runzhou Zhang, autor principal y estudiante de doctorado en la USCLaboratorio de Comunicaciones Ópticas de Viterbi en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Ming Hsieh.

Los investigadores avanzaron en la solución de este problema al enviar un segundo rayo láser llamado rayo "piloto" que viaja junto con el primero para actuar como socio. Viajando en pareja, los dos rayos se envían a través del mismo aire, experimentan la misma turbulencia y tienen la misma distorsión. Si solo se envía un haz, el receptor debe calcular toda la distorsión que experimentó el haz en el camino antes de que pueda decodificar los datos. Esto limita severamente el rendimiento del sistema.

Pero, cuando el rayo piloto viaja a lo largo del rayo original, la distorsión se elimina automáticamente. Al igual que Kermit hace un dueto en "Rainbow Connection" con Miss Piggy, la información en ese rayo llega a su destino de forma clara, nítida y fácil de entender.Desde el punto de vista de la ingeniería, este logro no es poca cosa. "El problema con las ondas de radio, nuestra mejor apuesta actual para la mayoría de las comunicaciones inalámbricas, es que es mucho más lenta en velocidad de datos y mucho menos segura que las comunicaciones ópticas", dijo Alan Willner, líder del equipo.en el artículo y profesor de ingeniería eléctrica e informática de la USC Viterbi. "Con nuestro nuevo enfoque, estamos un paso más cerca de mitigar las turbulencias en los enlaces ópticos de alta capacidad".

Quizás lo más impresionante es que los investigadores no resolvieron este problema con un nuevo dispositivo o material. Simplemente observaron la física y cambiaron su perspectiva ". Usamos la física subyacente de un dispositivo conocido llamado fotodetector, que generalmente se usapara detectar la intensidad de la luz, y se dio cuenta de que podría usarse de una nueva manera para avanzar hacia la solución del problema de la turbulencia para los sistemas de comunicación láser ", dijo Zhang.

Piénselo de esta manera: cuando Kermit y Miss Piggy cantan su canción, sus voces se distorsionan en el aire de una manera similar. Eso tiene sentido; están parados uno al lado del otro, y su sonido viaja a través dela misma atmósfera. Lo que hace este fotodetector es convertir la distorsión de la voz de Kermit en lo opuesto a la distorsión de la voz de Miss Piggy. Ahora, cuando se vuelven a mezclar, la distorsión se cancela automáticamente en ambas voces y escuchamos la canción con claridady crujiente.

Con esta nueva aplicación de la física, el equipo planea continuar explorando cómo hacer que el rendimiento sea aún mejor. "Esperamos que nuestro enfoque algún día permita enlaces inalámbricos seguros y de mayor rendimiento", dijo Willner. Dichos enlaces pueden serse utiliza para cualquier cosa, desde imágenes de alta resolución hasta informática de alto rendimiento.


Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad del Sur de California . Original escrito por Ben Paul. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. Runzhou Zhang, Nanzhe Hu, Huibin Zhou, Kaiheng Zou, Xinzhou Su, Yiyu Zhou, Haoqian Song, Kai Pang, Hao Song, Amir Minoofar, Zhe Zhao, Cong Liu, Karapet Manukyan, Ahmed Almaiman, Brittany Lynn, Robert W.Boyd, Moshe Tur, Alan E. Willner. Comunicaciones ópticas de espacio libre autocoherentes asistidas por piloto resistentes a la turbulencia que utilizan la mezcla optoelectrónica automática de muchos modos . Fotónica de la naturaleza , 2021; 15 10: 743 DOI: 10.1038 / s41566-021-00877-w

cite esta página :

Universidad del Sur de California. "Dos haces son mejores que uno: Conozca la 'pareja de ti' óptica que ayuda a acelerar y asegurar las comunicaciones inalámbricas". ScienceDaily. ScienceDaily, 21 de octubre de 2021. .
Universidad del Sur de California. 2021, 21 de octubre. Dos haces son mejores que uno: conozca a la 'pareja' óptica que ayuda a acelerar y asegurar las comunicaciones inalámbricas. ScienceDaily . Obtenido el 21 de octubre de 2021 de www.science-things.com/releases/2021/10/211021121055.htm
Universidad del Sur de California. "Dos haces son mejores que uno: conozca la 'pareja de ti' óptica que ayuda a acelerar y asegurar las comunicaciones inalámbricas." ScienceDaily. Www.science-things.com/releases/2021/10/211021121055.htm consultado el 21 de octubre de 2021.

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