Wavelength-diverse transmission for turbulence-resistant free-space optical communication
Dit artikel toont aan dat een golflengte-diverse transmissie met behulp van twee C-band-draaggolven en maximal ratio combining de uitvalkans met bijna 20 keer kan verlagen en een reductie van 86% in door fadding veroorzaakte uitvallen kan bereiken voor vrije-ruimte optische communicatielinks die worden beïnvloed door atmosferische turbulentie.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Stel je voor dat je probeert een geheim te schreeuwen door een druk, winderig stadion. Soms creëert een plotselinge windvlaag of een verschuivende menigte een "dead zone" waar je stem wordt opgeslokt en de persoon aan de andere kant niets hoort. Dit is de dagelijkse strijd van het versturen van gegevens door de lucht met behulp van licht in plaats van radiogolven. Hoewel licht veel meer informatie kan dragen dan radio, is het een beetje een diva; het raakt gemakkelijk in de war door de atmosfeer. Kleine zakken warme en koude lucht, bekend als turbulentie, werken als onzichtbare lenzen die het licht buigen en verstrooien, waardoor het signaal vervaagt of zelfs volledig verdwijnt. Wetenschappers noemen dit "fading", en dit is de belangrijkste reden waarom snelle lichtgebaseerde internetverbindingen in de lucht nog niet overal aanwezig zijn. Om dit op te lossen, hebben ingenieurs veel trucjes geprobeerd, zoals het gebruik van enorme, wiebelende spiegels om het licht recht te trekken (adaptieve optica) of het versturen van hetzelfde bericht op verschillende tijdstippen. Maar er is nog een ander slim idee: wat als je het bericht tegelijkertijd op twee verschillende "kleuren" licht zou versturen? Als de wind één kleur in de war stuurt, kan de andere misschien helder blijven, wat de ontvanger een back-upplan geeft.
Dit is precies wat een team onderzoekers van Ciena Corporation wilde testen. Ze wilden zien of het versturen van een enkele, supersnelle datastroom over twee lichtjes verschillende kleuren licht (golflengten) de verbinding kon redden wanneer de lucht turbulent wordt. Ze simuleerden dit niet alleen op een computer; ze bouwden een echt experiment op een laboratoriumtafel. Ze creëerden een "turbulatiemachine" — een draaiende plaat die de chaotische lucht van een stormachtige dag nabootst — en schoten een 200 Gbps datastroom (dat is ongelooflijk snel, zoals het downloaden van een hele film in een oogwenk) daaroverheen met behulp van twee laserkleuren. De resultaten waren een groot succes. Door de signalen van beide kleuren te combineren, ontdekten ze dat de kans dat de verbinding wegvalt (een "outage") bijna 20 keer kleiner werd dan wanneer ze slechts één kleur hadden gebruikt. Nog beter nog, ze ontdekten dat wanneer het signaal heel zwak wordt, de twee kleuren niet altijd tegelijkertijd vervagen; soms worstelt de ene terwijl de andere nog sterk is. Door een slim digitale truc genaamd "maximal ratio combining" te gebruiken om het sterkere signaal zwaarder mee te wegen, slaagden ze erin de uitvalratio met nog eens 86% te verlagen. Dit bewijst dat het gebruik van een beetje kleurdiversiteit een praktische, krachtige manier is om vrije-ruimte optische communicatie veel betrouwbaarder te maken, wat de weg vrijmaakt voor snellere, robuustere verbindingen voor satellieten en steden evenals.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.