信号处理算法改善自由空间光学测试中的湍流

新的信号处理算法已被证明可以减轻自由空间光学实验中湍流的影响，有可能使“自由空间”互联网更接近现实。

来自阿斯顿大学阿斯顿光子技术研究所和格拉斯哥大学的研究团队使用市售光子灯笼、商用转发器和空间光调制器来模拟湍流。通过应用逐次干扰消除数字信号处理算法，他们取得了创纪录的成绩。

研究结果发表在《光波技术杂志》上。

自由空间光学技术通过我们周围的空气(称为“自由空间”)以光的形式无线传输数据，用于电信或计算机网络。由于自由空间光通信不需要铺设昂贵的光缆，因此它被视为将通信带到现有基础设施有限的地方的一项令人兴奋的发展。

但由于数据是以光脉冲形式发送的，天气状况可能会导致问题。晴天或浓雾会使光束发生衍射或闪烁，产生湍流，导致数据丢失。

研究人员使用所谓的光子灯笼，使用不同空间形状的光束同时传输多个数据信号。湍流会改变光束的形状，如果只传输和检测到一个简单的形状，通常会丢失信号，但是通过使用第二个灯笼检测具有这些形状的光，接收器会收集更多的光，并且原始数据可以被解读。这可以大大降低大气对接收数据质量的影响，采用一种称为多输入多输出 (MIMO) 数字信号处理的技术。

阿斯顿大学的安德鲁·埃利斯教授说，“使用单光束，当传输单个光束时，类似于炎热晴天的湍流会破坏信号 50% 的时间。通过相同的望远镜传输不同形状的多个光束并检测不同的形状，我们不仅将可用性提高到 99% 以上，我们还将容量提高到 500 Gbit/s 以上，或者说超过 500 个超高速纯光纤宽带链路。”