Wavelength-diverse transmission for turbulence-resistant free-space optical communication
本文表明，使用两个C波段载波和最大比合并技术，波长多样化传输系统可以使受大气湍流影响的自由空间光通信链路的失效概率降低近20倍，并实现衰落诱发失效减少86%。
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想象一下，你正试图在嘈杂且多风的体育场里向另一头大声喊出一个秘密。有时，一阵突如其来的狂风或人群的移动会创造出一个“死区”，让你的声音被吞噬，导致另一头的人什么也听不见。这就是利用光而非无线电波在空气中传输数据的日常挣扎。虽然光的承载信息量远大于无线电，但它有点像个“娇气的明星”；它很容易被大气环境所干扰。被称为“湍流”的微小冷热气团就像隐形的透镜，会弯曲并散射光线，导致信号衰减甚至完全消失。科学家们称之为“衰落”，这也是为什么高带宽的光学空中互联网链路尚未普及的主要原因。为了解决这个问题，工程师们尝试了许多技巧，比如使用巨大的、可变形的镜子来校正光路（自适应光学），或者在不同时间发送相同的信息。但还有一个聪明的想法：如果你同时用两种不同的“颜色”来发送信息呢？如果风弄乱了一种颜色，另一种可能依然清晰，从而为接收端提供一个备份方案。
这正是来自 Ciena 公司的研究团队着手测试的内容。他们想看看，通过两种略有不同的光色（波长）同时发送一个超高速数据流，是否能在空气发生湍流时挽救连接。他们不仅仅是在电脑上进行模拟，还在实验台上搭建了一个真实的实验装置。他们制造了一台“湍流机器”——一个用来模拟暴风雨天气下混乱空气的旋转盘——并利用两种激光颜色，将一个 200 Gbps 的数据流（那速度极快，就像眨眼间就能下载完一整部电影）射穿它。结果非常成功。通过结合两种颜色的信号，他们发现连接中断（即“停机”）的概率比仅使用一种颜色时降低了近 20 倍。更棒的是，他们发现当信号变得非常微弱时，两种颜色并不总是同时衰减；有时一种颜色正在挣扎，而另一种仍然很强。通过使用一种名为“最大比合并”的智能数字技巧，对较强的信号赋予更高的权重，他们成功地将失败率额外降低了 86%。这证明了利用色彩多样性是一种实用且强大的方法，可以使空间光学通信更加可靠，为卫星和城市之间更快速、更稳健的连接铺平道路。
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