光的模式為光通信中的大型編碼字母表帶來了巨大的希望，不過它們容易產生失真，例如在大氣湍流或彎曲的光纖中，使其傳輸受到了阻礙。

現在，威特沃特斯蘭德大學（Wits）的研究人員概述了一種新的光通信協議，該協議利用光的空間模式進行多維編碼，不需要識別模式，從而克服了噪聲信道中模態失真的先驗限制。其結果是一種新的編碼技術，即在湍流大氣中幾乎無噪聲地發送50多種矢量光模式，為高比特率光通信開辟了一條新途徑。

結構光的新研究表明，研究人員可以利用光的許多模式作為編碼字母表，而不用擔心通道的噪聲。

相關研究成果發表在《激光與光子學評論》（ Laser & Photonics Reviews）上，他們使用矢量光的一種新的不變特性來編碼信息。該團隊稱之為“矢量”的這個量從0到1不等，在通過有噪聲的通道時保持不變。

與傳統的振幅調制0或1（只有兩個字母的字母表）不同，該團隊使用不變性將0到1的矢量范圍劃分為50個字母的50多個部分（0、0.02、0.04等，最多1個）。由于發送信息的信道不會使矢量失真，因此發送方和接收方將始終在值上達成一致，從而實現無噪聲信息傳輸。

該團隊克服的關鍵障礙是以不需要“識別”的方式使用光的模式，這樣就可以忽略噪聲通道的自然失真。相反，不變量只是在專門的測量中“相加”了光，揭示了一個根本看不到失真的量。

金山物理學院的安德魯福布斯（Andrew Forbes）教授說：“這是一個非常令人興奮的進步，因為我們終于可以利用光的許多模式作為編碼字母表，而不用擔心通道的噪聲有多大。事實上，字母表有多大的唯一限制是檢測器有多好，而且完全不受通道噪聲的影響?！?/p>

主要作者和博士候選人Keshaan Singh補充道：“創建和檢測矢量調制只需要傳統的通信技術，使我們的基于模式的協議能夠立即部署在現實世界中?！?/p>

該團隊已經開始在光纖和自由空間的快速鏈路中進行演示，并相信該方法可以在其他噪聲信道中工作，包括在水下。

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