Исследователи из ИТМО и партнерских институтов создали технологию, позволяющую значительно повысить скорость и надежность передачи информации между космическими аппаратами с помощью уникальных лазерных пучков.
В Санкт-Петербурге ученые университета ИТМО совместно с коллегами из других научных центров разработали инновационный способ передачи больших объемов данных в космосе. Как сообщает ТАСС, новая технология основана на использовании набора вихревых лазерных пучков, каждый из которых функционирует как самостоятельный канал связи.
По словам специалистов, для обмена информацией между спутниками применяется свободно-пространственная оптическая связь. Этот принцип напоминает работу оптического Wi-Fi: данные кодируются в лазерный луч и передаются на расстояние. Однако существующие системы ограничены скоростью до 20 Гбит/с, а стабильность сигнала часто зависит от погодных условий и других внешних факторов.
Российские ученые предложили использовать так называемые «закрученные» световые пучки, обладающие не только частотой и амплитудой, но и проекцией орбитального углового момента. Это позволяет создавать несколько независимых каналов передачи данных, аналогично радиочастотам в традиционной связи. Чем больше таких проекций, тем больше информации можно передать одновременно.
Ранее формирование подобных вихревых пучков требовало сложного оборудования. Теперь же команда из ИТМО разработала более простой и надежный способ получения набора пучков с разными характеристиками. Ключевая особенность метода — возможность управлять структурой световой «гребенки» и влиять на каждый отдельный канал, что повышает надежность и скорость передачи данных.
В исследовании также участвовали ученые Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН и Национального исследовательского университета «МИЭТ». Как пояснил ведущий научный сотрудник физического факультета ИТМО Станислав Батурин, в основе метода лежит использование сильной нелинейности для оптического преобразования информации. Исходный вихревой пучок проходит через тонкий кристалл бета бората бария, формируя набор вихревых состояний — так называемую «орбитальную гребенку».
Первый конвертер позволяет регулировать амплитуды, входящие в состав пучка после прохождения через кристалл. Изменяя параметры исходного луча, ученые кодируют данные в амплитудную структуру гребенки. Такая структура устойчива к линейным искажениям и сохраняет стабильность даже при отсутствии сильных внешних воздействий, что особенно важно для передачи информации между спутниками.
Новая технология открывает перспективы для создания более быстрых и надежных каналов связи в космосе, что может существенно повлиять на развитие спутниковых коммуникаций и обмена данными на больших расстояниях.