A transmissão de dados em alta velocidade no espaço livre melhora a conectividade para missões espaciais. Pesquisadores da ETH Zurique usaram moduladores plasmônicos para atingir velocidades recordes de transferência de dados, prometendo um impulso para as comunicações espaciais e o acesso potencialmente global à Internet de alta velocidade. A velocidade de transmissão desta tecnologia poderá chegar a 1,4Tbit/s, o que mudará a forma como o mundo está conectado.

Os cientistas usaram moduladores plasmônicos - dispositivos que usam ondas de luz especiais chamadas polaritons de plasmon de superfície para controlar e modificar sinais ópticos - para atingir taxas de transferência de dados de até 424 Gbit/s em um link óptico turbulento de espaço livre de até 53 quilômetros (33 milhas) de comprimento. A nova pesquisa estabelece as bases para links de comunicações ópticas de alta velocidade para transmissão de dados ao ar livre ou no espaço.

Em comparação com os sistemas tradicionais de comunicação por radiofrequência, as redes de comunicação óptica de espaço livre podem fornecer transmissão de dados de alta velocidade e alta capacidade com menor latência e menos interferência, beneficiando assim a exploração espacial. Isto aumentará a eficiência da transferência de dados, melhorará a conectividade e aprimorará as capacidades das missões espaciais.

Laurenz Kulmer, do grupo Leuthold da ETH Zurique, apresentou a pesquisa na conferência Frontiers in Optics and Laser Science (FiOLS).

“A transmissão em alta velocidade no espaço livre é uma opção para conectar o mundo e servir como backup caso os cabos subaquáticos se quebrem”, disse Coulmer. "Mas é também um passo em direção a uma Internet nova, acessível e de alta velocidade que conecta o mundo. Desta forma, pode fornecer Internet estável e de alta velocidade a milhões de pessoas que atualmente não estão conectadas à Internet."


Configuração experimental para experimentos externos do FSO. Fonte de laser sintonizável (TLS), amplificador de condução (DA), gerador de forma de onda arbitrária (AWG), processador de sinal digital do transmissor (Tx-DSP), amplificador de fibra dopada com érbio (EDFA), filtro passa-banda (BPF), analisador de espectro óptico (OSA), simulador de multiplexação por divisão de polarização (PDM), amplificador óptico de alta potência (HPOA), controlador em tempo real (RTC), espelho deformável (DFM), sensor de frente de onda (WFS), medidor de potência óptica (OPM), oscilador local (LO), fotodetector balanceado (BPD), osciloscópio de armazenamento digital (DSO), processamento de sinal digital do receptor (Rx-DSP). Fonte: Laurenz Kulmer, ETH Zurique

Os moduladores de plasma são ideais para links de comunicações espaciais porque são compactos e podem operar em altas velocidades com baixo consumo de energia em uma ampla faixa de temperatura.

Em experiências ao ar livre com óptica de espaço livre, os investigadores alcançaram taxas de transferência de informação de até 424 Gbit/s, abaixo do limite SDFEC de 25% – um limite abaixo do qual o sistema pode reparar erros nos dados transmitidos, apesar de interferência ou ruído. Experimentos usando um modulador plasmônico de QI em um sistema de fibra óptica padrão alcançaram maior rendimento, até 774 Gbit/s/pol, permanecendo abaixo do limite de 25% SDFEC.

Com base nesses resultados, os pesquisadores dizem que a combinação de moduladores plasmônicos com comunicações ópticas coerentes no espaço livre poderia ajudar a aumentar o rendimento geral, atingindo potencialmente velocidades de 1,4 Tbit/s. Os resultados também mostram que operar links ópticos em espaço livre nas velocidades mais altas é mais vantajoso do que usar formatos de modulação de ordem superior e links de velocidade mais baixa. Os pesquisadores dizem que com melhorias adicionais no design do dispositivo e na integração fotônica, taxas de transmissão de dados multiplexadas por polarização superiores a 1Tbit/s por canal de polarização devem ser viáveis.

“Na próxima etapa, testaremos a confiabilidade de longo prazo de nossos equipamentos”, disse Coulmer. “O desempenho de alta velocidade já existe, mas temos que garantir que eles possam operar por muitos anos no ambiente mais hostil – o espaço”.

Compilado de/SciTechDaily