可以使用光在衛(wèi)星和地球之間傳輸信息嗎?大氣中的水蒸氣會散射并吸收光能，但是克服了這一障礙，光將攜帶更多的信息，并且其移動速度將比我們目前依賴的無線電波更快。由國家地理空間情報(bào)局(National Geospatial-Intelligence Agency)資助的一項(xiàng)新研究項(xiàng)目建議利用光本身的特性來為穿過云層的數(shù)據(jù)打通通道。

“我的工作是理解光的成分并操縱它們與物質(zhì)相互作用。近年來，我們已經(jīng)看到在生物醫(yī)學(xué)成像和量子計(jì)算中使用光的更多進(jìn)展，但是操縱光的基本特性是相同的，并且光可以做這項(xiàng)工作。”倫斯勒理工學(xué)院物理學(xué)助理教授穆薩·恩戈姆說。

使用光來無線移動數(shù)據(jù)(稱為自由空間 光通信)在僅需要短距離傳輸?shù)膽?yīng)用(例如紅外遙控器)中很常見。但是，如果在地球大氣層中的任何較大距離上使用光傳輸數(shù)據(jù)，其可靠性，質(zhì)量和穩(wěn)定性都會急劇下降。就像陽光使云層變暖并折射成彌漫的輝光一樣，隨著光在空氣中的散射和丟失而傳播的數(shù)據(jù)。

N'Gom在他的實(shí)驗(yàn)室中操縱著光的三個主要成分-偏振，它控制著光電場的方向。階段，它改變了光與周圍環(huán)境的相互作用;和光波的振幅-產(chǎn)生具有非凡功能的專用光。他可以使用光來成像活體組織，精確切割堅(jiān)硬的材料或增強(qiáng)光通信。

為了通過大氣層發(fā)送數(shù)據(jù)，N'Gom使用配置成產(chǎn)生短暫，強(qiáng)烈和均勻的光脈沖的激光，它將產(chǎn)生一個微小的等離子體球體-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-沿著光的路徑在空氣中。

等離子球體繼續(xù)從其他脈沖吸收能量，這又使它重新聚焦并重定向即將到來的脈沖，并沿光的路徑生成其他等離子球體。然后循環(huán)重復(fù)。

這種級聯(lián)效應(yīng)是由脈沖序列和等離子體之間的重復(fù)相互作用引起的，可以產(chǎn)生長達(dá)100米的激光燈絲。沿著那根燈絲，等離子球體產(chǎn)生聲波，使水蒸氣散布在聲波周圍。在圍繞著激光燈絲及其等離子包絡(luò)線形成的透明隧道中，N'Gom可以傳遞第二個甜甜圈形的數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流從太空傳播到地球而不會退化。

每個脈沖僅持續(xù)一個飛秒(10X-15秒)的數(shù)量級，這是一個非常短的時間，在此期間，光線傳播的距離約為6微米，即發(fā)絲的寬度。

恩戈姆說：“在非常非常短的時間內(nèi)，我可以一次又一次迅速地提供大量能量。” “這打破了氣氛。這很簡短，但是它是如此強(qiáng)大并且集中在某一點(diǎn)，您將擁有一整條線，在云層上打出一個洞，我們可以用來發(fā)送信息。”

盡管每個脈沖都是由可見光譜中的光(波長在400至800納米之間)組成的，并且在其持續(xù)時間內(nèi)會聚集大量能量，但它們是如此之短，以至于該系統(tǒng)將不可見，也不會對生命或生命造成傷害。環(huán)境。

“通過動態(tài)媒體進(jìn)行自由空間光通信”項(xiàng)目獲得了為期三年的60萬美元的資助。