Ny studie: Nanostor enhet kontrollerar optiskt ljus för framtidens trådlösa kommunikationskanaler

StockholmIngenjörer vid Caltech har utvecklat en ny metasurface-enhet. Denna lilla apparat kan styra och ändra ljusets frekvens. Den kan möjliggöra snabbare och högre bandbredds trådlösa kommunikationskanaler jämfört med dagens Wi-Fi.

Viktiga punkter:

• Metaytor är små, konstruerade ark som kan styra ljuset.
• Dessa enheter kan rikta optiskt ljus för att skapa flera kanaler vid olika frekvenser.
• Denna nya teknik använder en elektriskt justerbar nanoskala antenn.
• Möjliga användningsområden inkluderar datakommunikation med hög hastighet och rymduppdrag.

Wi-Fi har begränsad bandbredd eftersom det använder radiofrekvenser. Däremot har optiska frekvenser betydligt mer bandbredd. Traditionella metoder har dock svårt att hantera ljus vid dessa högre frekvenser. Caltechs enhet löser detta problem och fungerar effektivt vid 1 530 nanometer, samma optiska frekvenser som används i telekommunikation.

Kameralinser är ofta stora och tunga. Metaytor däremot är tunna och består av små antenner. Dessa antenner kan ändra hur ljuset beter sig, till exempel genom att böja eller reflektera det.

Tidigare kunde metasurfenheter inte ändras efter att de var tillverkade. Den nya enheten kan däremot justeras genom att applicera olika spänningar på dess antenner, vilket gör den mer flexibel och anpassningsbar.

Enheten använder ett lager av indiumtennoxid under antennerna för att göra den flexibel. Genom att justera spänningen ändras elektrondensiteten i detta lager, vilket i sin tur förändrar varje antenns brytningsindex. Som ett resultat kan enheten styra reflekterat ljus i olika vinklar och frekvenser i realtid.

Läs också:

Idag · 10:03

Nya perspektiv på jordskalv i New Jersey avslöjade

Denna teknik gör det möjligt för en enda laser att skapa flera nya frekvenser. Var och en av dessa nya frekvenser kan användas för snabb kommunikation. Förmågan att kontrollera ljusets riktning och frekvens kallas "rum-tid"-egenskapen hos denna metasurface.

Metaytor kan ha många spännande användningsområden. De skulle kunna förbättra 3D-avbildning inom LiDAR och stärka kvaliteten på trådlös kommunikation i fullsatta miljöer som kaféer. Dessutom kan de vara användbara för att överföra stora mängder data under rymduppdrag, eftersom ljus kan bära mer data än radiovågor.

Forskargruppen, med doktoranderna Prachi Thureja och Jared Sisler från Atwaters grupp, publicerade sitt arbete i Nature Nanotechnology. Deras forskning fick stöd genom bidrag från organisationer som Air Force Office of Scientific Research och DARPA.

Huvudsyftet är att utveckla en universell metasurface. Denna enhet skulle kunna generera flera optiska kanaler, där varje kanal transporterar olika data och sänder information i olika riktningar. Om den tillverkas, kan det förändra hur vi använder trådlös kommunikation.

Institutioner som JPL samarbetar också med oss. De undersöker möjligheten att använda optiska frekvenser för rymduppdrag, vilket visar hur användbar denna teknik kan vara.

Denna nya utveckling inom metaytor visar på en lovande framtid för trådlös kommunikation och dataöverföring.