Неискажаемый луч: ученые создали лазерную связь, которой не страшны атмосферные бури

Учёные из Университета Витватерсранда и Университета Бордо показали новый способ передачи информации с помощью лазерного луча, который сохраняет данные даже после сильного искажения атмосферной турбулентностью. В отличие от традиционных оптических систем связи, где приходится применять сложные алгоритмы адаптивной оптики для компенсации «дрожания» и искажения светового пучка, исследователи кодировали данные в топологии света.

В основе технологии лежит использование световых структур типа скирмионов — вихреподобных конфигураций электромагнитного поля, в которых информация записывается не в точной форме светового импульса, а в его топологическом состоянии. Топология — это остающиеся неизменными свойства пространства в условиях непрерывных деформаций, например, круг переходит в эллипс и наоборот, что делает их топологически идентичными. Тем самым атмосферные потоки могут сильно изменить внешний вид лазерного пучка, однако его топологическая характеристика остаётся неизменной и может быть считана приёмником.

Для проверки метода исследователи передавали лазерные пучки между зданиями кампуса Wits в Йоханнесбурге на расстояние в несколько сотен метров. Луч проходил через естественную атмосферную турбулентность, вызываемую неоднородным нагревом воздуха, потоками и случайными изменениями показателя преломления. Несмотря на то что форма принимаемого светового пятна заметно отличалась от исходной, закодированная в нём топологическая информация сохранялась. Таким образом, эксперимент продемонстрировал возможность оптической связи без обязательной предварительной коррекции искажений.

Разработка может стать основой для более устойчивых систем лазерной связи между наземными станциями, беспилотниками, самолётами и космическими аппаратами, сообщает 3dnews.ru.