光學接收器突破大氣湍流限制，實現混沌信號的高效恢復

    2025年4月10日，由巴黎電信公司和米蘭理工大學領導的研究團隊宣布了一項重大技術突破：他們開發了一種新型光學接收器，能夠恢復受大氣湍流扭曲的自由空間光通信鏈路中的混沌信號。這項創新為在惡劣環境下使用基于混沌的加密技術實現安全高速通信奠定了基礎。

    一、研究背景與挑戰

    自由空間光通信是一種利用光信號在空氣中傳輸數據的技術，具有高速、安全等優點。然而，大氣湍流會扭曲光信號，導致信號失真，尤其是在暴雨、強風或污染物等惡劣條件下。這種失真不僅影響通信質量，還可能破壞混沌信號的復雜性和不可預測性，從而危及通信的安全性。

    二、技術突破與創新

    研究人員開發的光學接收器采用了集成到可編程光子芯片中的光學微天線系統。這種微天線能夠從多個角度捕捉光線，同時光子芯片實時進行自校準，將這些碎片化的信號重建為安全可靠的混沌信號。該系統能夠在高湍流條件下保持信號的完整性，確保發送和接收信號之間的高度相關性。

    “混沌是一個強大的系統，但只有在其固有特性得到充分保留的情況下才能用于密碼系統。大氣湍流會破壞混沌的特性，使維持安全可靠的通信變得困難。通過我們的方法，我們不僅可以減輕湍流的影響，還可以完全恢復光混沌的所有內在復雜性，”巴黎電信公司的SaraZaminga表示。

    此外，該接收器具有實時自適應能力，能夠根據湍流程度的變化自動調整，確保通信信道的穩定和安全，無需人工干預。米蘭理工大學的安德烈斯·馬丁內斯（AndrésMartínez）強調：“這項解決方案的特別之處在于它能夠實時適應，確保通信信道穩定安全”。

    三、應用前景

    這項技術不僅解決了自由空間光通信中的關鍵難題，還為多種應用場景提供了可能性。例如，在偏遠地區或緊急區域，以及傳統網絡出現故障的地方，基于混沌的抗湍流系統可以在最需要的時候提供安全連接。米蘭理工大學光子器件實驗室負責人弗朗西斯科·莫里切蒂（FrancescoMorichetti）指出：“這種系統可以在極端條件下提供可靠的安全通信，尤其是在傳統通信手段受限的場景中”。

    四、研究意義

    這項研究的成果不僅推動了自由空間光通信技術的發展，還為基于混沌的加密技術提供了新的可能性。通過克服大氣湍流的影響，該光學接收器為實現高安全性、高可靠性的通信系統提供了堅實的技術基礎。研究團隊的創新為未來通信技術的發展開辟了新的方向，特別是在安全通信和復雜環境下的應用領域。

    該研究發表在《光：科學與應用》雜志上，標志著光學通信領域的一個重要里程碑。