根据最近发表在《自然-光子学》上的南加州大学维特比工程学院的新研究，将两个激光器加在一起作为一种光学 "夫妇"，有望使无线通信比以往更快、更安全。但首先，要了解一点背景。

大多数基于激光的通信--想想光纤，通常用于高速互联网等事物--是以激光（光）束的形式在电缆中传输的。光通信的速度非常快，但由于它必须通过物理电缆传输，因此受到限制。将激光的高容量能力带到不受限制的漫游应用中--如飞机、无人机、潜水艇和卫星--确实令人振奋，并有可能改变游戏规则。

南加州大学维特比分校的研究人员通过专注于称为自由空间光通信（FSOC）的东西，使我们离这一壮举更近了一步,这不是一个小成就，而且是研究人员已经研究了一段时间的挑战。一个主要的路障是被称为 "大气湍流 "的东西。

当携带信息的单一光学激光束在空中旅行时，它经历了自然湍流，就像飞机一样。它周围大气中的风和温度变化导致光束变得不太稳定。我们无法控制这种湍流，是阻碍FSOC在性能上类似于无线电和光纤系统的进步的原因。使得我们在大多数无线通信中只能使用较慢的旧无线电波。

首席作者、南加州大学维特比分校电气和计算机工程系光通信实验室的博士生张润州说："虽然FSOC已经存在了一段时间，但从受到大气湍流影响的光束中有效地恢复信息一直是一个基本挑战。"

研究人员在解决这个问题上取得了进展，他们发送了第二束激光（称为 "先导 "光束）与第一束激光一起旅行，充当伙伴。作为一对搭档，这两束光被送过相同的空气，经历相同的湍流，并具有相同的失真。如果只发送一个光束，接收器必须计算出光束沿途经历的所有失真，然后才能解码数据,这严重地限制了系统的性能。

但是，当先导波束与原始波束并肩而行时，失真就会自动消除。就像Kermit与Piggy小姐对唱 "Rainbow Connection "一样，该光束中的信息到达其目的地时，清晰明了，易于理解。

从工程角度来看，这一成就并非小事一桩。"无线电波是我们目前大多数无线通信的最佳选择，其问题在于它的数据速率要慢得多，而且比光通信的安全性要差得多，有了我们的新方法，我们离缓解大容量光链路的湍流又近了一步。"该论文的团队负责人、南加州大学维特比分校电气和计算机工程教授Alan Willner说。

也许最令人印象深刻的是，研究人员并没有用一种新的设备或材料来解决这个问题。他们只是看了看物理学并改变了他们的观点。张说："我们使用了一种叫做光电探测器的知名设备的基本物理学，通常用于检测光的强度，并意识到它可以用一种新的方式来解决激光通信系统的湍流问题。"

这样想吧：当Kermit与Piggy小姐唱他们的歌时，他们的声音都以类似的方式通过空气被扭曲，这是有道理的，他们就站在对方旁边，他们的声音在同一大气层中传播。这个照片检测器所做的是将Kermit的声音失真变成与Piggy小姐的声音失真相反。现在，当它们被重新混合在一起时，两个声音的失真被自动抵消了，我们就能清晰地听到这首歌。

有了这个新实现的物理学应用，该团队计划继续探索如何使表演更加完美。Willner说："我们希望我们的方法有一天能够实现更高性能和安全的无线链接。这样的链接可能会被用于从高分辨率成像到高性能计算的任何方面。”