由于高數(shù)據(jù)速率通信的大帶寬可用性，使用紫外、可見或紅外波在自由空間中傳輸信息引起了人們的興趣。然而，發(fā)射器和接收器之間路徑上存在不透明的遮擋物或墻壁，通常會阻擋直接視線，從而阻礙信息傳輸。

在《自然·通訊》發(fā)表的一篇新文章中，加州大學(xué)洛杉磯分校塞繆利工程學(xué)院和加州納米系統(tǒng)研究所的一個研究小組，由電氣與計算機工程系系主任艾多甘·奧茲坎博士和加州大學(xué)洛杉磯分校諾斯羅普·格魯曼基金會主席莫娜·賈拉希博士領(lǐng)導(dǎo)，報告了一種全新的方法，可以在任意形狀的不透明遮擋物或墻壁周圍傳遞光學(xué)信息。

電子編碼和衍射解碼在任意不透明遮擋物周圍進行光通信的圖示，以及3D打印衍射全光解碼器原型的照片。

這種方法允許在大型和動態(tài)變化的不透明遮擋周圍傳輸光學(xué)信息，例如圖像。它基于發(fā)射器上的數(shù)字編碼和接收器上的衍射全光解碼，用于在完全阻擋發(fā)射器和接收器孔徑之間的直接視線的任意不透明遮擋周圍傳輸信息。

在這個方案中，任何要傳輸?shù)母信d趣的圖像或空間信息都編碼在傳輸波的相位通道中。這個傳輸?shù)南辔唤Y(jié)構(gòu)是由一個使用深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練的編碼器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算的，它被不透明的遮擋物或墻壁分散，阻擋了發(fā)射器和接收器之間的路徑。

然而，來自不透明壁邊緣的散射光會傳播到一個特殊的接收器，該接收器經(jīng)過優(yōu)化，可以解碼編碼器的信息。這種對接收波的解碼不需要任何外部電源或數(shù)字數(shù)據(jù)處理，它只使用光通過一組空間工程表面的被動衍射（衍射層），這些表面也經(jīng)過深度學(xué)習(xí)優(yōu)化，可以在輸出視場全光恢復(fù)原始信息。

加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員通過實驗證明他們的方法，使用太赫茲波傳輸任意形狀的不透明遮擋/墻壁周圍的圖像。這種方法被證明能夠應(yīng)對通信信道中未知的變化，并且可以傳輸隨著時間推移而改變其大小和形狀的不透明遮擋周圍的圖像。研究人員相信他們的框架將在新興的高數(shù)據(jù)速率自由空間通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

此外，加州大學(xué)洛杉磯分校團隊在不透明遮擋物中設(shè)計邊緣散射函數(shù)的方法還可以在安全、機器人和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)眾多應(yīng)用，包括向遮擋物之外的移動設(shè)備供電，或看到夾在遮擋物之間的物體。

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論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42556-0