研究人员利用等离子体调制器(一种利用称为表面等离子体极化子的特殊光波来控制和改变光信号的设备)在 53 公里湍流自由空间光链路上实现了高达 424Gbit/s 的数据速率。这项新研究为在露天或太空中传输数据的高速光通信链路奠定了基础。

自由空间光通信网络可以帮助太空探索，因为它们可以提供高速、高容量的数据传输，比传统射频通信系统具有更低的延迟和更少的干扰。这可以实现更高效的数据传输、更好的连接性和增强的太空任务能力。

苏黎世联邦理工学院 Leuthold 团队的 Laurenz Kulmer 将在 2024 年 9 月 23 日至 26 日于丹佛科罗拉多会议中心举行的光学 + 激光科学前沿 (FiO LS )会议上展示这项研究。

“高速自由空间传输是连接世界的一种选择，或者在水下电缆断裂时可以作为备用，”库尔默说。“不过，这也是朝着连接全球所有地点的新型廉价高速互联网迈出的一步。这样，它可能有助于为数百万目前无法上网的人提供稳定的高速互联网。”

等离子体调制器非常适合空间通信链路，因为它们结构紧凑，而且能够在很宽的温度范围内高速运行，并且能耗低。

在自由空间光学户外实验中，研究人员在低于 25% SD FEC 阈值的情况下实现了高达 424 Gbit/s 的信息速率——在这个阈值下，系统尽管存在干扰或噪声，仍可以修复传输数据中的错误。在标准光纤系统中使用等离子体 IQ 调制器的实验实现了更高的吞吐量，高达 774 Gbit/s/pol，同时保持在 25% SD FEC 阈值以下。

根据这些结果，研究人员表示，将等离子体调制器与相干自由空间光通信相结合有助于提高整体吞吐量，速度可能达到 1.4 Tbit/s。研究结果还表明，以最高速度运行自由空间光链路比使用高阶调制格式和低速更有利。研究人员表示，随着设备设计和光子集成的进一步改进，每个偏振通道的偏振复用数据速率应该可以达到 1 Tbit/s 以上。

“下一步，我们将测试设备的长期可靠性，”库尔默说。“高速性能已经得到证实，但我们必须确保它们在未来几年内能够在最恶劣的环境下运行，比如太空。”

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