- 科技報導
文章專區
2018-11-01克服天氣干擾的超強雷射光 傳遞訊息量更大更安全
443 期
Author 作者
編輯部
【本刊訊】地下的光纖電纜或無線電波，為現今傳遞訊息最常使用的方式；然而時至今日，無線電波技術已逐漸無法滿足龐大的訊息傳播。近期，許多研究開始轉向利用雷射發射器進行訊息傳遞，雖然技術上十分複雜，但其擁有許多的優勢及便利性，如訊息傳送的安全性。一般來說，雷射較無線電波傳遞不易攔截，安全性大增，然而這項尚處於實驗階段的新技術面臨到一個重大問題：雲層的干擾。由於雲層具有厚度與綿密的密度，使得雷射容易受到干擾並被阻擋傳遞。近日，瑞士日內瓦大學（University of Geneva）的研究團隊發表於Optica期刊的一篇研究指出，他們設計出一種雷射裝置，能夠將包含資訊的雷射光射穿雲層。
過去，縱使利用衛星進行無線電波傳遞訊號的功能十分強大，但到了現代，已無法滿足日常訊息的流量。無線電波的長波長會限制傳遞的訊息量，而且無線電波容易遭到攔截，有安全上的疑慮。日內瓦大學沃夫（Jean-Pierre Wolf）教授表示，雷射光的短波長可以攜帶比無線電波多出1萬倍的訊息量，且可以用來進行單一位置的傳輸，這也就代表雷射是項安全的傳遞方式。然而如果天氣不良，雷射會因為雲層的厚度而阻擋傳播，該如何解決這項問題呢？
為了克服天氣的難關，許多研究目前是利用在地面上建設更多雷射的收發站，這樣的好處是可以依照天氣的狀況，選擇傳輸訊息的地點，但這樣的方式治標不治本，仍舊受到天氣變化的限制。研究團隊則想利用雷射直接穿透雲層解決天氣的問題，因此設計了一款可將空氣加熱至1500℃以上的雷射發射裝置，產生強烈的衝擊波，從雲層的側面排除懸浮的小水滴，這個方法可以在雲層形成一個寬數公分的洞口。沃夫表示，只要能夠同時發射含有訊息的雷射光，便能將資訊傳遞至指定的地點。
目前這項技術正在人造的雲層上進行測試，實驗的人造雲厚度雖然只有50公分，但每立方公分的含水量比天然的雲層高出1萬倍；此外，即便雲層處於移動的狀態下，該裝置依然能夠穩定使用。沃夫表示，未來將會在厚度達1公里的天然雲層上進行測試，該技術在未來也可望成為雷射通訊商業化的重要標竿。研究人員表示，該技術預計於2025年會在全球實施應用，到時就算是氣候不佳、烏雲密布的國家也能使用。
新聞來源
Guillaume Schimmel et al., Free space laser telecommunication through fog, Optica, 2018.