高速自由空間資料傳輸可改善太空任務的連結性。蘇黎世聯邦理工學院的研究人員利用等離子體調變器實現了破紀錄的數據傳輸速度，有望推動太空通訊和潛在的全球高速網路存取。 這項技術的傳輸速度可能達到1.4 Tbit/s，它將改變世界的連接方式。

科學家利用等離子體調製器–一種利用稱為表面等離子體極化子的特殊光波來控制和修改光訊號的設備–在長達53 公里（33 英里）的湍流自由空間光鏈路上實現了高達424Gbit/s 的資料傳輸速率。 這項新研究為在露天或太空中傳輸資料的高速光通訊鏈路奠定了基礎。

與傳統的射頻通訊系統相比，自由空間光通訊網路可提供高速、大容量的資料傳輸，延遲更低，幹擾更少，進而有利於太空探索。 這將提高資料傳輸效率，改善連接性，並增強太空任務的能力。

來自蘇黎世聯邦理工學院Leuthold 小組的Laurenz Kulmer 在”光學與雷射科學前沿”（FiO LS）會議上介紹了這項研究。

庫爾默說：”高速自由空間傳輸是連接世界的一種選擇，也可以作為水下電纜斷裂時的備份。不過，這也是向連接全球各地的新型廉價高速互聯網邁出的一步。 這樣，它就能為目前尚未連網的數百萬人提供穩定、高速的網路。

FSO 戶外實驗的實驗裝置。 可調諧雷射光源（TLS）、驅動放大器（DA）、任意波形產生器（AWG）、發射機數位訊號處理器（Tx-DSP）、摻鉺光纖放大器（EDFA）、帶通濾波器（BPF）、光頻譜分析儀（OSA）、偏振分複用模擬器（PDM）、 高功率光放大器(HPOA)、即時控制器(RTC)、可變形反射鏡(DFM)、波前感測器(WFS)、光功率計(OPM)、本地振盪器(LO)、平衡光電探測器(BPD)、數位儲存示波器(DSO)、接收器數位訊號處理(Rx-DSP)。 來源：Laurenz Kulmer，蘇黎世聯邦理工學院

等離子調製器是空間通訊鏈路的理想選擇，因為它們不僅結構緊湊，而且能在寬溫度範圍內以低能耗高速運作。

在自由空間光學室外實驗中，研究人員實現了高達424 Gbit/s 的資訊傳輸速率，低於25% SD FEC 閘限–在此閘限下，儘管存在幹擾或噪音，系統仍能修復傳輸資料中的錯誤。 在標準光纖系統中使用等離子體IQ 調製器進行的實驗實現了更高的吞吐量，高達774 Gbit/s/pol，同時保持在25% SD FEC 限值以下。

基於這些結果，研究人員表示，將等離子體調變器與相干自由空間光通訊結合有助於提高整體吞吐量，速度可能達到1.4 Tbit/s。 研究結果還表明，以最高速度運行自由空間光鏈路比使用高階調製格式和低速鏈路更有利。 研究人員表示，隨著設備設計和光子整合的進一步改進，每個偏振通道的偏振復用資料傳輸速率超過1 Tbit/s 應該是可行的。

“下一步，我們將測試我們設備的長期可靠性，”庫爾默說。 “高速性能已經顯現，但我們必須確保它們能在最惡劣的環境–太空中運行多年。”

編譯自/ SciTechDaily