A luz pode ser usada para transmitir informações entre os satélites e a Terra? O vapor de água atmosférico se espalha e absorve a energia da luz, mas supere esse obstáculo, e a luz carregará muito mais informações e as moverá mais rápido do que as ondas de rádio das quais contamos atualmente. Um novo projeto de pesquisa, apoiado pela National Geospatial-Intelligence Agency, propõe o uso das propriedades da própria luz para abrir um caminho para os dados através das nuvens.

“Meu trabalho é entender os constituintes da luz e manipulá-los para interagir com a matéria. Nos últimos anos, vimos mais avanços no uso de luz para imagens biomédicas e computação quântica, mas as propriedades fundamentais de manipulação da luz são as mesmas, e luz pode ser feita para fazer este trabalho, "disse Moussa N'Gom, professor assistente de física no Rensselaer Polytechnic Institute.

Usando a luz para mover dados sem fio, conhecida como comunicação óptica de espaço livre, é comum em aplicativos que precisam apenas percorrer uma curta distância, como unidades de controle remoto infravermelho. Mas a confiabilidade, qualidade, e a estabilidade dos dados transmitidos pela luz despenca quando usados ​​em qualquer distância substancial na atmosfera da Terra. Assim como a luz do sol aquece as nuvens e refrata em um brilho difuso, dados viajando como luz são espalhados e perdidos entre os gases da atmosfera.

Em seu laboratório, N'Gom manipula os três principais componentes da luz - polarização, que controla a direção do campo elétrico da luz; Estágio, que altera a forma como a luz interage com seu ambiente; e a amplitude das ondas de luz - para criar luz especializada com recursos incomuns. Ele pode usar a luz para criar imagens de tecidos vivos, corte materiais duros com precisão, ou melhorar a comunicação óptica.

Para enviar dados pela atmosfera, N'Gom usa um laser configurado para gerar um pulso de luz tão breve, intenso, e uniforme que criará uma pequena esfera de plasma - um gás superaquecido criado pela interação entre o pulso e o vapor d'água das nuvens - no ar ao longo do caminho da luz.

A esfera de plasma continua a absorver energia de pulsos adicionais, o que, por sua vez, faz com que ele refocalize e redirecione os pulsos que se aproximam e gere uma esfera adicional de plasma ao longo do caminho da luz. Então o ciclo se repete.

Este efeito em cascata, resultante da interação repetitiva entre o trem de pulsos e o plasma, pode gerar um filamento de laser de até 100 metros. Ao longo desse filamento, as esferas de plasma produzem uma onda acústica que dispersa o vapor d'água ao seu redor. E no túnel transparente que se forma em torno do filamento de laser e seu envelope de plasma, N'Gom pode fornecer um segundo fluxo de dados em forma de rosca de luz que viaja do espaço para a Terra sem degradar.

Cada pulso dura apenas na ordem de um femtossegundo, 10X-15 segundos, um tempo incrivelmente curto durante o qual a luz viaja cerca de 6 mícrons, ou a largura de um cabelo humano.

"Neste mesmo, período de tempo muito curto, Posso fornecer muita energia muito rapidamente, tudo de uma vez, "N'Gom disse." E isso quebra a atmosfera. É muito breve, mas é tão forte e focalizado em um ponto, e você terá uma linha inteira disso, criando um buraco nas nuvens que podemos usar para enviar informações. "

Embora cada pulso seja composto de luz no espectro visível - com comprimentos de onda entre 400 e 800 nanômetros - e reúna uma enorme quantidade de energia para sua duração, eles são tão curtos que o sistema não será visível, nem prejudicar a vida ou o meio ambiente.

O projeto, "Comunicação óptica de espaço livre por meio de mídia dinâmica" é compatível com US $ 600 de três anos, 000 subsídio.