大家的Wi-Fi 无线装置只要一打开,无论是有加密还是没加密,立刻都可以搜寻到一堆无线基地台。2.4GHz已经不够用了,5GHz虽尚未普及,但可预知将来一定也是塞爆的状态。科学家们提出了一个预估可以永久解决频谱不够的方法,就是许多不同的波绑在一起,理论上可以无限制的加大频宽(无误)。
你曾经有手机打不出去的经验吗?尤其是在地震过后,柯景腾跑了好远才有讯号,才能够打给沈佳宜。虽说上述的例子并不一定是频宽被瞬间涌入的通话流量塞爆,而是停电问题。但笔者确实有过地震后,大家急着报平安,造成GSM频宽被塞爆,手机有讯号但却怎样都打不出的问题。
科学家使用了一个简单的方法,把光给绑在一起不就得了!咦?光不是都直线前进吗?要怎么绑在一起?小编也是一头雾水,不过科学家们的厉害之处,就是把简单的东西解释成很复杂,就让我消化之后为大家娓娓道来(状态为拉肚子)。
光是直线前进的没有错(电磁波的范围很广,可以被人眼所捕获的电磁波称为可见光,可以煮熟食物的称为微波炉),但是在前进的过程中,其实是会旋转的。科学家利用光的其中一个特性,称为轨道角动量(orbital angular momentum)的东西,将许多道光,合并成一束光发射出去。目前所有的无线讯号传输方法都是应用自旋角动量(spin angular momentum)的方式传递。大家看到这两个物理专有名词,应该很想点上一页逃走了吧!其实以太阳系作为例子,轨道角动量就是我们地球绕着太阳转,自旋角动量就是地球的自转,这样懂了吗?如果读者还是不太了解,可以到英国格拉斯哥大学的页面上,观看令人头晕的动态照片。
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▲1个轨道角动量示意图。
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▲2个轨道角动量示意图。
理论上一道光可以由无数个不同轨道角动量的光子所组成,无数道光就可以传输无限大的频宽,选择传输频率只剩距离的问题(越高频率、传送距离越短)。目前科学家们利用8个不同轨道角动量的光合成一束光,每个光可以传送最高300Gbps的速度,已经能够达成2.5Tbps的传输速度。这是在1公尺左右的端点达成,接下来希望可以达到1公里,甚至到卫星传输的距离。
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▲8个轨道角动量示意图,每个可传输约300Gbps的速率,8个就2.5Tbps啦。