繞過任意不透明墻壁進(jìn)行光通信的新方法介紹

由于高數(shù)據(jù)速率通信的大帶寬可用性，使用紫外、可見或紅外波在自由空間中傳輸信息引起了人們的興趣。然而，發(fā)射器和接收器之間路徑上存在不透明的遮擋物或墻壁，通常會(huì)阻擋直接視線，從而阻礙信息傳輸。

在《自然·通訊》發(fā)表的一篇新文章中，加州大學(xué)洛杉磯分校塞繆利工程學(xué)院和加州納米系統(tǒng)研究所的一個(gè)研究小組，由電氣與計(jì)算機(jī)工程系系主任艾多甘·奧茲坎博士和加州大學(xué)洛杉磯分校諾斯羅普·格魯曼基金會(huì)主席莫娜·賈拉希博士領(lǐng)導(dǎo)，報(bào)告了一種全新的方法，可以在任意形狀的不透明遮擋物或墻壁周圍傳遞光學(xué)信息。

電子編碼和衍射解碼在任意不透明遮擋物周圍進(jìn)行光通信的圖示，以及3D打印衍射全光解碼器原型照片。 這種方法允許在大型和動(dòng)態(tài)變化的不透明遮擋周圍傳輸光學(xué)信息，例如圖像。它基于發(fā)射器上的數(shù)字編碼和接收器上的衍射全光解碼，用于在完全阻擋發(fā)射器和接收器孔徑之間的直接視線的任意不透明遮擋周圍傳輸信息。

在這個(gè)方案中，任何要傳輸?shù)母信d趣的圖像或空間信息都編碼在傳輸波的相位通道中。這個(gè)傳輸?shù)南辔唤Y(jié)構(gòu)是由一個(gè)使用深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練的編碼器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的，它被不透明的遮擋物或墻壁分散，阻擋了發(fā)射器和接收器之間的路徑。

然而，來自不透明壁邊緣的散射光會(huì)傳播到一個(gè)特殊的接收器，該接收器經(jīng)過優(yōu)化，可以解碼編碼器的信息。這種對(duì)接收波的解碼不需要任何外部電源或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理，它只使用光通過一組空間工程表面的被動(dòng)衍射（衍射層），這些表面也經(jīng)過深度學(xué)習(xí)優(yōu)化，可以在輸出視場(chǎng)全光恢復(fù)原始信息。 加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員通過實(shí)驗(yàn)證明他們的方法，使用太赫茲波傳輸任意形狀的不透明遮擋/墻壁周圍的圖像。這種方法被證明能夠應(yīng)對(duì)通信信道中未知的變化，并且可以傳輸隨著時(shí)間推移而改變其大小和形狀的不透明遮擋周圍的圖像。研究人員相信他們的框架將在新興的高數(shù)據(jù)速率自由空間通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

此外，加州大學(xué)洛杉磯分校團(tuán)隊(duì)在不透明遮擋物中設(shè)計(jì)邊緣散射函數(shù)的方法還可以在安全、機(jī)器人和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)眾多應(yīng)用，包括向遮擋物之外的移動(dòng)設(shè)備供電，或看到夾在遮擋物之間的物體。

審核編輯：劉清