Учёные из Китая разработали лазерный фотонный модуль, который передаёт данные через белый свет на дистанцию до 1,2 км, и это очень редкий результат для систем видимой световой связи, где большинство решений работают всего на нескольких метрах.
Модуль выполняет сразу две функции и работает как источник освещения, и одновременно служит каналом передачи информации. Результаты опубликовал журнал Matter 22 мая, а сами авторы называют эксперимент одним из первых практических доказательств того, что похожие технологии реально применимы в сетях нового поколения.
В основе разработки стоит лазерный источник света на основе керамического материала, производство которого сравнительно несложно наладить.
Чжиго Ся, возглавляющий исследование в Южно-Китайском технологическом университете в Гуанчжоу, рассказал, что его команде удалось добиться характеристик, превосходящих возможности привычных решений. По его словам, у технологии есть потенциал за рамками телекоммуникаций, в том числе беспилотная доставка, дроны и низковысотный воздушный транспорт.
Качество белого света системы уже выгодно отличает её от прочих направлений лазерного освещения, хотя до совершенства ей пока далеко.
Львиная доля излучения попадает в жёлтую область спектра, примерно от 500 до 650 нанометров, а красной составляющей почти не остаётся, из-за чего страдает точность цветопередачи. Второе слабое место касается скорости передачи данных, которая заметно отстаёт от волоконно-оптических линий.
Команда уже занялась следующими шагами и собирается испытать новые светоизлучающие материалы с укороченным временем флуоресценции и регулируемой шириной спектра, что должно ощутимо поднять скорость передачи информации. Китайские специалисты хотят также объединить лазерную систему с радиочастотными каналами связи, и такая схема пригодится в плохую погоду, когда оптические методы теряют эффективность.
Будущее подобных сетей разработчики связывают и с искусственным интеллектом, который сможет в реальном времени подстраивать мощность сигнала и скорость передачи данных под текущие условия связи. Всё это считается частью инфраструктуры будущих 6G-сетей с единым пространством «земля — воздух — космос».
Авторы исследования отмечают, что развитие 6G упирается сразу в несколько трудностей, среди которых дороговизна сверхплотных сетей базовых станций, гигантские энергозатраты и сложность интеграции быстрых фотодетекторов с современными световыми материалами в компактные устройства для массового выпуска. Новый фотонный модуль, по мнению команды, способен снять хотя бы часть этих проблем.
Где 5G сегодня воспринимается как сверхскоростной канал передачи данных, там 6G разработчики видят уже интеллектуальную инфраструктуру. Будущие сети, как предполагается, смогут не только перемещать информацию заметно быстрее, но и анализировать окружающую обстановку, фиксируя объекты, движения и изменения среды. Сети 6G планируют тесно связать со спутниковыми системами на низкой орбите ради быстрого интернета в труднодоступных районах, над океанами, в пустынях и горной местности.
С технической стороны учёные применили ступенчатую кристаллизацию стекла и получили квазипрозрачную керамику на базе сложной алюмосиликатной структуры. Результат они связывают с точной настройкой энергетических барьеров кристаллизации и управлением миграцией ионов внутри материала.
