Nieuw apparaat bij Caltech verhoogt draadloze communicatiesnelheden met nanoschaallichtmanipulatie

AmsterdamIngenieurs van Caltech hebben een nieuwe metasurface-apparaat ontwikkeld. Dit kleine apparaat kan de frequentie van licht beheersen en veranderen. Het kan leiden tot snellere en bredere draadloze communicatiekanalen dan de huidige Wi-Fi-netwerken.

Belangrijke Punten:

• Metasurface zijn kleine, speciaal ontworpen oppervlakken die licht manipuleren.
• Deze apparaten kunnen optisch licht sturen om meerdere kanalen op verschillende frequenties te creëren.
• De technologie gebruikt een elektrisch afstembare nano-antenne.
• Mogelijke toepassingen omvatten communicatie met hoge data-overdrachtssnelheden en ruimtemissies.

Wi-Fi heeft beperkte bandbreedte omdat het gebruik maakt van radiofrequenties. Optische frequenties daarentegen hebben veel meer beschikbare bandbreedte. Traditionele methoden kunnen echter moeilijk overweg met licht op deze hogere frequenties. Het apparaat van Caltech biedt hiervoor een oplossing en werkt effectief op 1.530 nanometer, dezelfde optische frequenties die in de telecommunicatie worden gebruikt.

Cameralenzen zijn vaak groot en zwaar. Metasurfaces daarentegen zijn dun en bestaan uit kleine antennes. Deze antennes kunnen de eigenschappen van licht aanpassen, zoals het buigen of weerkaatsen ervan.

Eerdere metasurface-apparaten waren na de bouw niet meer aanpasbaar. Het nieuwe apparaat kan echter worden aangepast door verschillende spanningen op de antennes toe te passen, wat het flexibeler en veelzijdiger maakt.

Het apparaat maakt gebruik van een laag indium-tin-oxide onder de antennes om flexibel te zijn. Door de spanning aan te passen verandert de elektrondichtheid in deze laag. Dit zorgt voor een verandering in de brekingsindex van elke antenne. Hierdoor kan het apparaat in real-time gereflecteerd licht in verschillende hoeken en frequenties sturen.

Lees ook:

Vandaag · 01:34

Nieuw onderzoek: DNA schadelijker voor planten dan TNT, dringende milieuproblemen ontrafeld

Deze technologie stelt één laser in staat om meerdere nieuwe frequenties te genereren. Elk van deze frequenties kan worden gebruikt voor snelle communicatie. Het vermogen om de richting en frequentie van het licht te beheersen, wordt het "ruimte-tijd" kenmerk van dit metasurface genoemd.

Metasurfaces bieden tal van spannende mogelijkheden. Ze kunnen de 3D-beelden in LiDAR-systemen verbeteren en de kwaliteit van draadloze communicatie in drukke omgevingen zoals cafés verhogen. Daarnaast zijn ze wellicht nuttig voor het verzenden van grote hoeveelheden data tijdens ruimtemissies, omdat licht meer data kan dragen dan radiogolven.

Het onderzoeksteam, waartoe ook de graduate studenten Prachi Thureja en Jared Sisler uit de groep van Atwater behoren, heeft hun bevindingen gepubliceerd in Nature Nanotechnology. Hun onderzoek werd gefinancierd door subsidies van onder andere de Air Force Office of Scientific Research en DARPA.

Het doel is om een universele metasurface te ontwikkelen. Dit apparaat zou meerdere optische kanalen kunnen creëren, elk met verschillende data en informatie die in uiteenlopende richtingen wordt verzonden. Als dit lukt, zou het de manier waarop we draadloze communicatie gebruiken drastisch kunnen veranderen.

Onderzoeksinstituten zoals JPL werken ook met ons samen. Ze onderzoeken het gebruik van optische frequenties voor ruimtemissies, wat de nuttigheid van deze technologie aantoont.

Deze vooruitgang in meta-oppervlakken biedt een veelbelovende toekomst voor draadloze communicatie en gegevensoverdracht.