新技術可以在雲層中鑽出一個洞，為衛星的激光傳輸數據鋪平道路

我們生活在一個遠程信息的時代，通過地下光纖或通過衛星的射頻傳播。但是今天的吞吐量如此之大，以至於無線電頻率本身已經不夠了。研究正轉向使用激光，儘管技術上很複雜，但它有幾個優點，特別是在安全方面。然而，這項新技術——目前處於測試階段——面臨著一個主要問題:雲。由於它們的密度，雲阻止了激光束，擾亂了信息的傳遞。瑞士日內瓦大學(UNIGE)的研究人員發明了一種超高溫激光，它能在雲層中製造一個臨時的洞，讓包含信息的激光束通過。這是世界上第一次，你可以在Optica雜誌上看到。

雖然衛星無線電通信功能強大，但它已不能滿足日常對信息流的需求。它的長波長限制了信息的傳輸量，而可用的頻帶卻稀少且日益昂貴。此外，無線電頻率的易用性帶來了越來越嚴重的安全問題……這就是研究轉向激光的原因。「這是一項充滿希望的新技術，」讓-皮埃爾?沃爾夫(Jean-Pierre Wolf)說。「非常短的波長可以攜帶一萬倍於無線電頻率的信息，而且對通道的數量沒有任何限制。」激光也可以用來瞄準一個人，這意味著它是一種高度安全的通信方式。

但是有一個問題:激光束不能穿透雲層和霧。所以，如果天氣不好，用激光傳輸信息是不可能的。

cloud-piercing激光

為了克服這一困難，目前的研究正在建造越來越多的地面站，以便在世界各地接收激光信號。這個想法是根據天氣來選擇衛星瞄準的空間站。雖然這個解決方案已經投入使用，但它仍然取決於天氣狀況。它還造成了衛星設置方面的某些問題，這些問題必須在通信的上游進行處理，而不能保證在指定時間不會有任何雲層覆蓋。

沃爾夫教授解釋說:「我們想通過在雲層上直接挖一個洞，這樣激光束就可以通過雲層。」他的研究小組已經開發出一種激光，可以將空氣加熱到1500攝氏度以上，併產生衝擊波，將構成雲層的懸浮水滴向一側噴射出去。這就在整個雲層上造成了一個幾厘米寬的洞。2018年諾貝爾物理學獎就是因為發現了這些超強大的激光器。Wolf領導的研究小組的研究員Guillaume Schimmel說:「接下來你要做的就是把激光束放在雲中，同時發送包含信息的激光。」「然後，它通過雲技術溜進洞里，讓數據得以傳輸。」

到2025年技術將會蓬勃發展?

這種「激光清洗劑」目前正在人造雲上進行測試，人造雲厚度為50厘米，但每立方厘米含水量是天然雲的10000倍。「我們的實驗意味著我們可以測試一種類似於自然雲的不透明度。現在它將在厚達一公里厚的雲層上運行，」Wolf繼續說。Schimmel補充說:「這也是關於根據密度和高度測試不同類型的雲。」

這項新技術是朝向衛星激光通信的商業應用邁出的重要一步。沃爾夫教授總結道:「我們正在討論到2025年在全球範圍內實施這項技術的可能性，我們的想法是做好準備，讓那些天氣陰沉的國家擁有這項技術!」

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