MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798384040613
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31490821
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a004
■1001  ▼aCarver,  Charles  J.
■24510▼aIlluminating  New  Frontiers  in  Communication  and  Sensing  With  Laser  Light
■260    ▼a[Sl]▼bColumbia  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a274  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Zhou,  Xia.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Columbia  University,  2024.
■520    ▼aWe  live  in  an  era  where  the  impact  of  climate  change  is  felt  in  everyday  life,  with  warming  temperatures  leading  to  environmental  destruction  and  unprecedented  shifts  in  natural  and  anthropic  activities.  Before  these  adverse  effects  can  be  addressed,  it  is  crucial  to  explore,  monitor,  and  collect  data  on  the  Earth's  environment  on  both  the  micro-  and  macro-scale.  Additionally,  once  environmental  solutions  have  been  implemented,  it  is  imperative  to  continue  data  collection  to  gauge  success.Standing  in  the  way  of  such  exploration  and  monitoring  efforts  are  the  shortcomings  and  limitations  of  pervasive  communication  technologies,  namely  radio  frequency  technologies  (e.g.,  WiFi  and  Bluetooth).  In  this  thesis,  we  peer  beyond  the  confines  of  the  radio  frequency  spectrum  and  explore  the  use  of  light  -  namely  visible  light,  along  with  its  infrared  neighbor  -  to  create  next-generation  communication  and  sensing  systems.  To  generate  highly  tunable  light,  we  explicitly  turn  to  lasers.  Unlike  traditional  luminaries,  e.g.,  light-emitting  diodes,  laser  diodes  provide  superior  communication  and  sensing  performance  thanks  to  their  GHz  modulation  speeds,  narrow  spectral  wavelengths,  intrinsic  polarization,  high-power  densities,  and  high  electro-optical  conversion  ratios.In  this  thesis,  we  exploit  the  versatility  of  laser  light  to  enable  micro-  and  macro-scale  exploration  and  monitoring  systems  in  aquatic,  terrestrial,  and  aerial  environments.  We  begin  by  exploring  the  powerful  potential  of  laser  light  in  communication  and  sensing  contexts,  then  dive  into  the  overarching  challenges  and  techniques  needed  to  realize  practical  and  robust  solutions.  Armed  with  our  research  methodology,  we  then  break  through  the  air-water  boundary  with  laser  light  and  demonstrate  two  systems  supporting  bidirectional  communication  and  3D  localization  between  aerial  and  underwater  robots.  Continuing  on  land  and  in  the  air,  we  next  present  two  systems  enabling  laser  tethering,  communication,  and  wireless  power  delivery  for  high-mobility  targets.  We  then  complement  these  micro-scale  systems  with  a  macro-scale  approach  for  laser  polarization  sensing  over  terrestrial  fiber-optic  networks.  Finally,  we  conclude  by  expounding  on  the  remaining  challenges  associated  with  laser-based  communication  and  sensing  systems,  as  well  as  the  bright  future  of  laser  light  in  these  novel  contexts.
■590    ▼aSchool  code:  0054.
■650  4▼aComputer  science
■650  4▼aOptics
■650  4▼aElectrical  engineering
■650  4▼aRobotics
■653    ▼aFree-space  optics
■653    ▼aLaser  lights
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■653    ▼aSensing  systems
■653    ▼aEnvironmental  destruction
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■690    ▼a0800
■690    ▼a0771
■71020▼aColumbia  University▼bComputer  Science.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-03B.
■790    ▼a0054
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17163609▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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