Оптико-пространственная связь, которая, помимо прочего, используется для передачи данных в космосе, представляет собой лазерный луч. Его интенсивностью можно управлять и записывать таким образом сигналы. Раньше у ученых было две основных опции кодирования информации: с помощью амплитудно-частотной модуляции и фазовой модуляции. В ИТМО предложили использовать орбитальный угловой момент лазерного луча и записывать информацию с его помощью.
Передача данных с помощью лазерных лучей в космосе работает так же, как и световые сигналы на Земле, когда можно с определенной частотой и продолжительностью включать и выключать фонарь, зашифровывая в этом послание. В данном случае используется интенсивность света. Однако у света есть и другие свойства, которые тоже можно использовать для передачи данных. Ученые Нового физтеха ИТМО обратили внимание на дополнительные внутренние степени свободы света — об этом «Научной России» рассказал Станислав Батурин, ведущий научный сотрудник физического факультета ИТМО.
«Нам известно, что у света есть поляризация — переключая и детектируя ее, мы можем передавать информацию. А еще у света есть дополнительная степень свободы. Это так называемый орбитальный угловой момент или проекция орбитального момента. Оказывается, что ей тоже можно управлять и записывать в нее информацию. Наша разработка заключается в том, что мы можем создавать состояние, в котором мы манипулируем не одной проекцией, а целой группой таких состояний, и записываем информацию в так называемую «гребенку» по орбитальному моменту», — рассказал Станислав Батурин.
Проекция орбитального момента — как раз то самое свойство, которое отличает закрученные световые пучки, вращающиеся вокруг своей оси, от «прямого», незакрученного света, обладающего частотой и амплитудой. Это один из нелинейных эффектов световых потоков, с изучения которых, по словам Станислава Батурина, началось исследование, которое привело к этому открытию.
Ученые предполагают, что этот эффект можно будет использовать не только в космической сфере, но предстоит еще понять, как это реализовать. Следующий этап в исследовании — разработать способ расшифровки.
«Пока мы научились управлять состоянием света, то есть научились кодировать. Сейчас нам предстоит следующий шаг — разработать надежный декодер. Надеемся, что в будущем это можно будет применять также в оптоволоконных линиях связи, на которых построена практически вся телекоммуникация», — отметил Станислав Батурин.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
