用激光丝将数据从太空传输到地球

可以使用光在卫星和地球之间传输信息吗?大气中的水蒸气会散射并吸收光能，但是克服了这一障碍，光将携带更多的信息，并且其移动速度将比我们目前依赖的无线电波更快。由国家地理空间情报局(National Geospatial-Intelligence Agency)资助的一项新研究项目建议利用光本身的特性来为穿过云层的数据打通通道。

“我的工作是理解光的成分并操纵它们与物质相互作用。近年来，我们已经看到在生物医学成像和量子计算中使用光的更多进展，但是操纵光的基本特性是相同的，并且光可以做这项工作。”伦斯勒理工学院物理学助理教授穆萨·恩戈姆说。

使用光来无线移动数据(称为自由空间 光通信)在仅需要短距离传输的应用(例如红外遥控器)中很常见。但是，如果在地球大气层中的任何较大距离上使用光传输数据，其可靠性，质量和稳定性都会急剧下降。就像阳光使云层变暖并折射成弥漫的辉光一样，随着光在空气中的散射和丢失而传播的数据。

N'Gom在他的实验室中操纵着光的三个主要成分-偏振，它控制着光电场的方向。阶段，它改变了光与周围环境的相互作用;和光波的振幅-产生具有非凡功能的专用光。他可以使用光来成像活体组织，精确切割坚硬的材料或增强光通信。

为了通过大气层发送数据，N'Gom使用配置成产生短暂，强烈和均匀的光脉冲的激光，它将产生一个微小的等离子体球体-一种由脉冲与脉冲之间的相互作用产生的过热气体。云中的水蒸气-沿着光的路径在空气中。

等离子球体继续从其他脉冲吸收能量，这又使它重新聚焦并重定向即将到来的脉冲，并沿光的路径生成其他等离子球体。然后循环重复。

这种级联效应是由脉冲序列和等离子体之间的重复相互作用引起的，可以产生长达100米的激光灯丝。沿着那根灯丝，等离子球体产生声波，使水蒸气散布在声波周围。在围绕着激光灯丝及其等离子包络线形成的透明隧道中，N'Gom可以传递第二个甜甜圈形的数据流，该数据流从太空传播到地球而不会退化。

每个脉冲仅持续一个飞秒(10X-15秒)的数量级，这是一个非常短的时间，在此期间，光线传播的距离约为6微米，即发丝的宽度。

恩戈姆说：“在非常非常短的时间内，我可以一次又一次迅速地提供大量能量。” “这打破了气氛。这很简短，但是它是如此强大并且集中在某一点，您将拥有一整条线，在云层上打出一个洞，我们可以用来发送信息。”

尽管每个脉冲都是由可见光谱中的光(波长在400至800纳米之间)组成的，并且在其持续时间内会聚集大量能量，但它们是如此之短，以至于该系统将不可见，也不会对生命或生命造成伤害。环境。

“通过动态媒体进行自由空间光通信”项目获得了为期三年的60万美元的资助。

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