據(jù)介紹,這種“光頻率下的電可調(diào)時空超表面(Electrically tunable space–time metasurfaces at optical frequencies)”可同時控制和改變光的頻率,能夠?yàn)槲磥淼臒o線通信信道指明方向。相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表在《自然:納米技術(shù)》上(IT之家附DOI:10.1038/s41565-024-01728-9)。
圖片來源:加州理工學(xué)院
如圖所示,入射激光束(綠色)撞擊這種新型“時空超表面”并經(jīng)過可調(diào)納米結(jié)構(gòu)天線的調(diào)制,可產(chǎn)生不同頻率的可控光束(藍(lán)色),可用作在地球或太空傳輸數(shù)據(jù)的光通道。
“通過這些超表面,我們已經(jīng)能夠證明,一束光進(jìn)來,多束光出去,每束光都有不同的光頻率并朝不同方向傳播,”工程與應(yīng)用科學(xué)系奧蒂斯?布思領(lǐng)導(dǎo)主席、霍華德?休斯應(yīng)用物理學(xué)和材料科學(xué)教授、論文高級作者哈里?阿特沃特說,“它就像是一個完整的通信通道陣列。我們找到了在自由空間信號而不是光纖上傳輸信號的方法。”
這項(xiàng)工作不僅為開發(fā)新型無線通信信道指出了一條充滿可行性的道路,而且還可能為開發(fā)新的測距技術(shù),甚至是一種將更多數(shù)據(jù)傳輸?shù)教蘸蛷奶諅鬏敂?shù)據(jù)的新方法指明了方向。
要理解這項(xiàng)工作,首先要考慮“超表面(metasurface)”這個詞。“meta”這個詞源自希臘語前綴,意為“超越”。
“超表面”旨在超越傳統(tǒng)光學(xué)元件(如相機(jī)或顯微鏡鏡頭)的能力,這種多層晶體管式設(shè)備采用了精心挑選的納米天線圖案設(shè)計(jì),可以反射、散射或以其他方式控制光線。這些平面設(shè)備可以通過戰(zhàn)略性地設(shè)計(jì)一系列能夠影響光響應(yīng)方式的納米元素來聚焦光線(類似于鏡頭)或反射光線(類似于鏡子)。
據(jù)介紹,這種被稱為“時空超表面”的東西可以以特定的方向和特定的頻率反射光(頻率定義為每秒通過一個點(diǎn)的波數(shù))。這種設(shè)備的核心僅有 120 微米長寬,在反射模式下工作于通常用于電信的光學(xué)頻率(具體為 1530 納米),比無線電頻率高出數(shù)千倍,這意味著將帶來更多的可用帶寬。
在無線電頻率下,電子設(shè)備可以輕松地將光束轉(zhuǎn)向不同方向,例如飛機(jī)上使用的雷達(dá)導(dǎo)航設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),但目前還沒有電子設(shè)備可以在更高的光學(xué)頻率下做到這一點(diǎn)。因此,研究人員不得不嘗試不同的方法,即改變天線本身的特性。
西斯勒和圖雷賈以某種方式開發(fā)出了這種由金天線組成的“超表面”,下面有一層可電調(diào)諧的氧化銦錫半導(dǎo)體層,可通過在整個設(shè)備上施加已知的電壓分布對每個天線下方半導(dǎo)體層中的電子密度實(shí)現(xiàn)局部調(diào)節(jié),從而改變其折射率(材料的折光能力)。
圖雷賈表示,“通過在整個設(shè)備上具有不同電壓的空間配置,我們可以實(shí)時以指定角度重定向反射光,而無需更換任何笨重的組件。”
“我們讓一束入射激光以一定頻率撞擊我們的超表面,然后用高頻電壓信號及時調(diào)制天線信號,從而產(chǎn)生了多個由入射激光攜帶的新頻率或邊帶,可用于作為發(fā)送信息的高數(shù)據(jù)速率通道。最重要的是,我們?nèi)跃邆淇臻g控制能力,這意味著我們可以選擇每個通道在空間中的位置,”西斯勒解釋道,“我們正在生成頻率并引導(dǎo)它們在空間中傳播。這就是這個超表面的時空組成部分。”
加州理工學(xué)院液體陽光聯(lián)盟的主任阿特沃特表示,“如果光學(xué)超表面成為一種可實(shí)現(xiàn)并廣泛應(yīng)用的技術(shù),那么十年后,你將能夠與一群其他人一起坐在星巴克里上網(wǎng),而每個人獲得的不是射頻 Wi-Fi 信號,而是他們自己的高保真光信號”,“一個超表面將能夠向每個人發(fā)射不同的頻率。”
關(guān)鍵詞: 超越傳統(tǒng) 光學(xué)元件 加州理工學(xué)院 科
凡注有"環(huán)球傳媒網(wǎng)"或電頭為"環(huán)球傳媒網(wǎng)"的稿件,均為環(huán)球傳媒網(wǎng)獨(dú)家版權(quán)所有,未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載或鏡像;授權(quán)轉(zhuǎn)載必須注明來源為"環(huán)球傳媒網(wǎng)",并保留"環(huán)球傳媒網(wǎng)"的電頭。
- 資訊:黃仁勛小扎世紀(jì)對談:蘋果贏了上一代,開源AI將贏下新時代
- 世界熱頭條丨晉商銀行太原富力華庭社區(qū)支行終止?fàn)I業(yè),10日內(nèi)繳回金融許可證
- ?西平縣柏苑街道扎實(shí)開展反詐宣傳進(jìn)社區(qū)活動_觀熱點(diǎn)
- 生態(tài)環(huán)境部:入河、入海排污口監(jiān)督管理辦法將印發(fā)_觀點(diǎn)
- 駐馬店開發(fā)區(qū)金山辦事處賈莊居委會開展“慶八一”慰問退役軍人活動
- 遂平縣文城鄉(xiāng)組織人大代表接訪值班_焦點(diǎn)報(bào)道
- 上百家!周大福第一季度內(nèi)地零售點(diǎn)關(guān)閉數(shù)量超預(yù)期
- 重點(diǎn)聚焦!?西平縣文廣旅局扎實(shí)開展第四次全國文物普查業(yè)務(wù)培訓(xùn)
- 熱點(diǎn)!世紀(jì)華通謝斐:游戲人的基業(yè)長青源于自我革新
- 巴黎奧運(yùn)會首個比賽日來了:包含足球、七人制橄欖球兩大項(xiàng)目_世界觀天下
資訊
- 動態(tài)焦點(diǎn):超越傳統(tǒng)光學(xué)元件:加州理工學(xué)院科學(xué)家構(gòu)建出“時空超表面”,可用于開發(fā)新型無線通信信道
- 興業(yè)研究:面板價格全面回落 三星智能戒指受熱捧 環(huán)球快播報(bào)
- 中國人壽財(cái)險深耕田間地頭 護(hù)航“三農(nóng)”發(fā)展
- 美國馬里蘭州一購物中心發(fā)生槍擊致1人死亡 槍手在逃|全球快看
- 跨越三千里,共護(hù)“小候鳥”平安過暑假
- 中新真探:保健品比藥品更安全且效果更好嗎? 最新消息
- 世界觀察:以案說法|“間諜罪”是行為犯而非結(jié)果犯
- 嫦娥五號月球樣本研究獲重大進(jìn)展:首次在月壤中發(fā)現(xiàn)分子水
- 香港中文大學(xué)研究生申請,去香港中文大學(xué)讀研一年費(fèi)用-全球速訊
- 國際詩人在浙江共寫青春詩篇《在中國富春江上》 全球最資訊
焦點(diǎn)
- 上海:集中資源打造兼具投資、運(yùn)營功能的國有資本投資運(yùn)營專業(yè)平臺和高能級基金管理機(jī)?構(gòu)
- 中金:以舊換新有望拉動下半年大型家電零售恢復(fù)增長 看好海信家電、海爾智家及TCL電子|天天最資訊
- 熱門:省聯(lián)社改革更進(jìn)一步!25家銀行擬合并組建河南農(nóng)商銀行
- 【全球獨(dú)家】南陽市臥龍區(qū)法院開展家庭教育普法宣傳活動
- 鄧州市體育事業(yè)發(fā)展中心召開社會領(lǐng)域團(tuán)體專項(xiàng)監(jiān)督治理工作會 焦點(diǎn)要聞
- 駐馬店市驛城區(qū)老街街道:環(huán)境衛(wèi)生整治 擦亮“幸福和諧星”底色
- ?駐馬店市衛(wèi)健委組織專家組蒞臨西平縣婦幼保健院檢查指導(dǎo)婦幼健康相關(guān)項(xiàng)目工作
- 14一15歲叛逆期厭學(xué)怎么辦 天天實(shí)時
- 焦點(diǎn)資訊:駐馬店開發(fā)區(qū)金河辦事處小界牌社區(qū):加強(qiáng)水域巡查 筑牢“安全防線”
- 視焦點(diǎn)訊!快看!“機(jī)器狗”來了 守護(hù)萬家清涼