学习绕任意不透明遮挡物的衍射光通信

自由空间光系统在室内外环境中的高速率数据通信与信息传输中正崭露头角。然而，当遮挡物阻挡光路时，自由空间光通信变得困难。此处我们首次展示一种直接通信方案，使光信息绕过完全不透明、任意形状的障碍物传输，该障碍物部分或完全遮挡发射机视场。在此方案中，电子神经网络编码器与衍射光网络解码器通过深度学习联合训练，以将感兴趣的光学信息或消息绕过任意形状的不透明遮挡物。衍射解码器由连续空间工程化的无源表面组成，通过光-物质相互作用处理光学信息。训练后，该编码器-解码器对可绕不透明遮挡物通信任意光学信息，信息解码以光传播速度进行。对于尺寸和/或形状随时间变化的遮挡物，编码器神经网络可重新训练以与已部署的现有衍射解码器成功通信，无需更改已部署的物理层。我们还在太赫兹频段利用3D打印衍射解码器实验验证了该框架，实现绕完全不透明遮挡物通信。该方案可扩展至任意波长 regime，在新兴高速率自由空间通信系统中尤为有用。