Китайские инженеры создали лазерную систему для передачи данных на расстояние свыше километра.

Новости МирТесен

Китайские ученые сообщили о разработке фотонной системы, использующей лазеры, которая потенциально может лечь в основу интеллектуальных сетей связи шестого поколения. Специалисты представили систему, выполненную из легко изготавливаемого керамического материала, способную передавать данные на значительные расстояния, используя белый свет. Авторы исследования утверждают, что данная разработка является важным этапом в создании сетей 6G нового поколения с поддержкой искусственного интеллекта.

Технологии 5G обеспечивают передачу данных с высокой скоростью, функционируя как скоростные магистрали для информации и позволяя осуществлять быстрый обмен данными. Но сети 6G должны значительно расширить возможности беспроводной связи. По прогнозам, сети шестого поколения, интегрированные в мобильные устройства, городскую среду и даже уличные фонари, смогут не только передавать данные во много раз быстрее, но и обладать способностями к восприятию, распознаванию и анализу, идентифицируя людей, объекты и даже незначительные изменения в их положении. Использование спутников, расположенных на низкой околоземной орбите, позволит этим сетям обеспечивать высокоскоростное соединение даже в отдаленных и труднодоступных местах, таких как пустыни, океаны и горные районы.

В ходе исследования авторы констатировали, что распространенные методы передачи информации с использованием видимого света, основанные на светодиодах, как правило, эффективны только на небольших расстояниях, не превышающих нескольких метров. Разработанная фотонная система обеспечила передачу данных на расстояние вплоть до 1,2 километра. Этот результат стал одним из первых экспериментальных доказательств потенциала практического использования технологий шестого поколения связи (6G.

По мнению ученых, созданная ими фотонная система применяет лазеры для получения яркого белого света, который может передавать большие объемы данных на большие расстояния. Благодаря сочетанию высокой интенсивности и производительности, данная технология представляется одним из наиболее многообещающих решений в сфере лазерного освещения и беспроводной передачи данных.

Чжиго Ся, один из участников исследования из Южно-Китайского технологического университета в Гуанчжоу, отметил, что полученный итог является рекордным и превосходит возможности, доступные в рамках обычных технологий. Он также подчеркнул, что данная работа предоставляет весомые экспериментальные данные, подтверждающие возможность применения лазерного освещения в таких областях, как логистика с использованием беспилотных летательных аппаратов и маловысотный воздушный транспорт.

Несмотря на это, ученые отмечают, что у технологии существуют определенные ограничения. Фотонное устройство преимущественно генерирует свет в диапазоне длин волн от 500 до 650 нанометров, при этом в его спектре практически отсутствуют красные компоненты. Данный аспект сужает возможности использования системы в тех областях, где требуется высокий индекс цветопередачи – показатель, характеризующий естественность цветопередачи объектов по сравнению с солнечным излучением. Помимо этого, текущая скорость работы системы существенно ниже, чем у оптоволоконных каналов связи.

Чтобы продолжить совершенствование данной технологии, ученые намерены исследовать новые люминесцентные материалы, характеризующиеся более быстрым временем свечения и возможностью регулировки ширины спектра излучения. Это, в свою очередь, позволит повысить скорость передачи информации. Кроме того, планируется интеграция лазерной системы с радиочастотными технологиями, что обеспечит устойчивость связи даже в условиях неблагоприятной погоды.

Чжиго Ся отмечает, что системы адаптации соединений, использующие искусственный интеллект, способны к динамической настройке скорости передачи данных и мощности оптического сигнала. Это открывает возможности для разработки полностью интегрированной и высоконадёжной сети 6G, обеспечивающей бесперебойное покрытие в космическом пространстве, атмосфере и на поверхности планеты.

Разработка технологий шестого поколения долгое время была сопряжена со значительными сложностями, отмечают ученые. К ним относятся потребность в создании базовых станций с очень высокой плотностью, высокие финансовые затраты на инфраструктуру и энергопотребление, а также трудности в интеграции эффективных световых материалов и сверхскоростных фотодетекторов в компактные и недорогие устройства, подходящие для серийного выпуска.

Для решения этих проблем группа исследователей из команды Ся разработала принципиально новую фотонную систему, использующую лазеры и керамику с особыми свойствами говорится, что ученые разработали простой метод производства квазипрозрачной керамики пластинчатого типа при помощи ступенчатого процесса стеклокристаллизации в алюмосиликатных стеклах состава Lu2O3–CaO–MgO–Al2O3–SiO2. Используя комбинацию экспериментов и компьютерного моделирования, исследователи показали, что уплотненная кристаллизация возникает благодаря специально спроектированным энергетическим барьерам кристаллизации и активации каналов миграции ионов внутри аморфной стеклянной сети LCMAS:Ce.