L’équipe développe une nouvelle méthode pour communiquer autour de murs opaques arbitraires

Le transfert d’informations dans l’espace libre à l’aide d’ondes ultraviolettes, visibles ou infrarouges suscite de plus en plus d’intérêt en raison de la disponibilité d’une large bande passante pour les communications à haut débit. Cependant, la présence d’occlusions ou de murs opaques le long du trajet entre l’émetteur et le récepteur entrave souvent le transfert d’informations en bloquant la ligne de vue directe.

Dans un nouvel article publié dans Communications naturellesune équipe de chercheurs de l’UCLA Samueli School of Engineering et du California NanoSystems Institute, dirigée par le Dr Aydogan Ozcan, professeur chancelier de génie électrique et informatique, et le Dr Mona Jarrahi, titulaire de la chaire Northrop Grumman Endowed à l’UCLA, a rapporté un méthode fondamentalement nouvelle pour fournir des informations optiques autour d’occlusions ou de murs opaques de forme arbitraire.

Ce procédé permet la transmission d’informations optiques, par exemple des images, autour de grandes occlusions opaques changeant de manière dynamique. Il est basé sur un codage numérique au niveau de l’émetteur et un décodage tout optique diffractif au niveau du récepteur pour transférer des informations autour d’occlusions opaques arbitraires qui bloquent complètement la ligne de vue directe entre l’émetteur et les ouvertures du récepteur.

Dans ce schéma, toute image ou information spatiale intéressante à transférer est codée dans le canal de phase de l’onde transmise. Cette structure de phase transmise est calculée par un réseau neuronal d’encodeur formé à l’aide de l’apprentissage profond, et elle est dispersée par l’occlusion ou le mur opaque qui bloque le chemin entre l’émetteur et le récepteur.

Cependant, la lumière diffusée depuis les bords du mur opaque se dirige vers un récepteur spécial optimisé pour décoder le message de l’encodeur. Ce décodage de l’onde reçue s’effectue sans aucune alimentation externe ni traitement de données numériques, et il utilise uniquement la diffraction passive de la lumière à travers un ensemble de surfaces spatialement conçues (couches diffractives) qui ont également été optimisées à l’aide de l’apprentissage en profondeur pour récupérer de manière entièrement optique l’original. informations dans le champ de vision de sortie.

Les chercheurs de l’UCLA ont démontré leur méthode expérimentalement en transmettant des images autour d’occlusions/murs opaques de forme arbitraire à l’aide d’ondes térahertz. Cette méthode s’est avérée résiliente aux changements inconnus dans le canal de communication et peut transmettre des images autour d’occlusions opaques qui changent de taille et de forme au fil du temps. Les chercheurs pensent que leur cadre trouvera des applications dans les nouveaux systèmes de communication en espace libre à haut débit.

En outre, l’approche de l’équipe de l’UCLA visant à concevoir la fonction de diffusion des bords à partir d’occlusions opaques pourrait également permettre de nombreuses applications dans les domaines de la sécurité, de la robotique et des appareils portables, notamment la fourniture d’énergie aux unités mobiles au-delà des occlusions ou la visualisation d’objets pris en sandwich entre des occlusions.

Les auteurs de ce travail sont Md Sadman Sakib Rahman, Tianyi Gan, Emir Arda Deger, Çağatay Işıl, Mona Jarrahi et Aydogan Ozcan de l’UCLA Samueli School of Engineering et du California NanoSystems Institute (CNSI).