用激光導(dǎo)線將數(shù)據(jù)從太空傳送到地球。
光能用來在衛(wèi)星和地球之間傳輸信息嗎？大氣中的水蒸氣會散射和吸收光能，但克服這個障礙，光將攜帶更多信息，其移動速度將超過我們目前所依賴的無線電波。由國家地理情報機(jī)構(gòu)(NationalGeosspace-Intelligence Agency)資助的一個新的研究項(xiàng)目建議，利用光本身的特性通過云層傳輸數(shù)據(jù)。
我的工作是理解光的組成部分，并操縱它們與物質(zhì)相互作用。近年來，我們看到了光在生物醫(yī)學(xué)成像和量子計算中的應(yīng)用取得了更大的進(jìn)展，但是操縱光的基本特性是相同的，光可以做到這一點(diǎn)。倫斯勒理工學(xué)院物理學(xué)助理教授MusaNgom說。
光在無線移動數(shù)據(jù)(稱為自由空間光通信)中的使用在只需要短距離傳輸?shù)膽?yīng)用中很常見，例如紅外線遙控器。然而，如果在地球大氣層的任何一段距離上使用光傳輸數(shù)據(jù)，其可靠性、質(zhì)量和穩(wěn)定性將急劇下降。就像陽光使云變暖并將它們折射成擴(kuò)散的輝光一樣，隨著光在空氣中散射和丟失而傳播的數(shù)據(jù)也會急劇下降。
在他的實(shí)驗(yàn)室里，N‘Gom操縱光的三個主要組成部分--偏振，它控制著光電場的方向。階段，它改變光與周圍環(huán)境的相互作用；光波的振幅--產(chǎn)生具有非凡功能的特殊光。他可以用光來成像活體組織，精確切割硬材料，或加強(qiáng)光通信。
為了在大氣中傳輸數(shù)據(jù)，N‘Gom使用了一種激光，它被配置成產(chǎn)生短、強(qiáng)和均勻的光脈沖，它將產(chǎn)生一個微小的等離子體球--一種由脈沖與脈沖之間的相互作用產(chǎn)生的過熱氣體。云中的水蒸氣--沿著空氣中的光路徑產(chǎn)生。
等離子體球繼續(xù)從其他脈沖中吸收能量，這反過來又使它重新聚焦和重定向即將到來的脈沖，并沿著光的路徑產(chǎn)生其他等離子體球。然后一次又一次地循環(huán)。
這種級聯(lián)效應(yīng)是由脈沖序列與等離子體的反復(fù)相互作用引起的，這種相互作用可產(chǎn)生高達(dá)100米長的激光長絲。等離子體球沿光絲產(chǎn)生聲波，使水蒸氣在聲波周圍傳播。在圍繞激光絲及其等離子體包絡(luò)的透明隧道中，N‘Gom可以發(fā)射第二條甜甜圈狀數(shù)據(jù)流，從太空傳播到地球，不會退化。
每一次脈沖只持續(xù)一飛秒(10X-15秒)，這是一段很短的時間，其間光以大約6微米的距離傳播，即頭發(fā)的寬度。
在非常非常短的時間內(nèi)，我可以一次又一次地快速提供大量能量，"Ngom說，"這破壞了大氣層。這是很短的，但它是如此強(qiáng)大和專注于某一點(diǎn)，你將有一整條線，并在云上留下一個洞，我們可以用來發(fā)送信息。
雖然每個脈沖都是由可見光譜中的光(波長在400到800納米之間)組成，并在其持續(xù)時間內(nèi)積累了大量的能量，但它們是如此之短，以至于系統(tǒng)是不可見的，不會對生命或生命造成危害。
通過動態(tài)媒體進(jìn)行自由空間光通信"項(xiàng)目在三年內(nèi)獲得了600000美元的資助。
