首页 手机教程 手机新闻 超越传统光学元件:加州理工学院科学家构建出'时空超表面”,可用于开发新型无线通信信道

超越传统光学元件:加州理工学院科学家构建出'时空超表面”,可用于开发新型无线通信信道

Jul 29, 2024 pm 07:35 PM
光学 天线 无线通信技术

7 月 29 日消息,加州理工学院团队构建出了一种纳米级装置,上面布满微型可调天线,能够将一束入射光反射成多束光,且每束光都有不同的频率并能够朝着不同的方向传播。据介绍,这种“光频率下的电可调时空超表面(Electrically tunable space–time metasurfaces at optical frequencies)”可同时控制和改变光的频率,能够为未来的无线通信信道指明方向。相关成果已经发表在《自然:纳米技术》上(附 DOI:10.1038/s41565-024-01728-9)。

超越传统光学元件:加州理工学院科学家构建出时空超表面”,可用于开发新型无线通信信道

如图所示,入射激光束(绿色)撞击这种新型“时空超表面”并经过可调纳米结构天线的调制,可产生不同频率的可控光束(蓝色),可用作在地球或太空传输数据的光通道。
“通过这些超表面,我们已经能够证明,一束光进来,多束光出去,每束光都有不同的光频率并朝不同方向传播,”工程与应用科学系奥蒂斯・布思领导主席、霍华德・休斯应用物理学和材料科学教授、论文高级作者哈里・阿特沃特说,“它就像是一个完整的通信通道阵列。我们找到了在自由空间信号而不是光纤上传输信号的方法。”
这项工作不仅为开发新型无线通信信道指出了一条充满可行性的道路,而且还可能为开发新的测距技术,甚至是一种将更多数据传输到太空和从太空传输数据的新方法指明了方向。
要理解这项工作,首先要考虑“超表面(metasurface)”这个词。“meta”这个词源自希腊语前缀,意为“超越”。
“超表面”旨在超越传统光学元件(如相机或显微镜镜头)的能力,这种多层晶体管式设备采用了精心挑选的纳米天线图案设计,可以反射、散射或以其他方式控制光线。这些平面设备可以通过战略性地设计一系列能够影响光响应方式的纳米元素来聚焦光线(类似于镜头)或反射光线(类似于镜子)。
据介绍,这种被称为“时空超表面”的东西可以以特定的方向和特定的频率反射光(频率定义为每秒通过一个点的波数)。这种设备的核心仅有 120 微米长宽,在反射模式下工作于通常用于电信的光学频率(具体为 1530 纳米),比无线电频率高出数千倍,这意味着将带来更多的可用带宽。
在无线电频率下,电子设备可以轻松地将光束转向不同方向,例如飞机上使用的雷达导航设备就可以实现这一点,但目前还没有电子设备可以在更高的光学频率下做到这一点。因此,研究人员不得不尝试不同的方法,即改变天线本身的特性。
西斯勒和图雷贾以某种方式开发出了这种由金天线组成的“超表面”,下面有一层可电调谐的氧化铟锡半导体层,可通过在整个设备上施加已知的电压分布对每个天线下方半导体层中的电子密度实现局部调节,从而改变其折射率(材料的折光能力)。
图雷贾表示,“通过在整个设备上具有不同电压的空间配置,我们可以实时以指定角度重定向反射光,而无需更换任何笨重的组件。”
“我们让一束入射激光以一定频率撞击我们的超表面,然后用高频电压信号及时调制天线信号,从而产生了多个由入射激光携带的新频率或边带,可用于作为发送信息的高数据速率通道。最重要的是,我们仍具备空间控制能力,这意味着我们可以选择每个通道在空间中的位置,”西斯勒解释道,“我们正在生成频率并引导它们在空间中传播。这就是这个超表面的时空组成部分。”
加州理工学院液体阳光联盟的主任阿特沃特表示,“如果光学超表面成为一种可实现并广泛应用的技术,那么十年后,你将能够与一群其他人一起坐在星巴克里上网,而每个人获得的不是射频 Wi-Fi 信号,而是他们自己的高保真光信号”,“一个超表面将能够向每个人发射不同的频率。”

以上是超越传统光学元件:加州理工学院科学家构建出'时空超表面”,可用于开发新型无线通信信道的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

本站声明
本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

热AI工具

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

人工智能驱动的应用程序,用于创建逼真的裸体照片

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

用于从照片中去除衣服的在线人工智能工具。

Undress AI Tool

Undress AI Tool

免费脱衣服图片

Clothoff.io

Clothoff.io

AI脱衣机

Video Face Swap

Video Face Swap

使用我们完全免费的人工智能换脸工具轻松在任何视频中换脸!

热门文章

<🎜>:泡泡胶模拟器无穷大 - 如何获取和使用皇家钥匙
3 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
北端:融合系统,解释
3 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
Mandragora:巫婆树的耳语 - 如何解锁抓钩
3 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌

热工具

记事本++7.3.1

记事本++7.3.1

好用且免费的代码编辑器

SublimeText3汉化版

SublimeText3汉化版

中文版,非常好用

禅工作室 13.0.1

禅工作室 13.0.1

功能强大的PHP集成开发环境

Dreamweaver CS6

Dreamweaver CS6

视觉化网页开发工具

SublimeText3 Mac版

SublimeText3 Mac版

神级代码编辑软件(SublimeText3)

热门话题

Java教程
1666
14
CakePHP 教程
1426
52
Laravel 教程
1328
25
PHP教程
1273
29
C# 教程
1254
24
iPhone 15 Pro的相机焦距调整指南 iPhone 15 Pro的相机焦距调整指南 Sep 23, 2023 am 10:29 AM

在苹果的iPhone15Pro机型上,主摄像头现在允许用户在拍摄时在三个焦距之间切换。继续阅读以了解其工作原理。为了充分利用iPhone15Pro和iPhone15ProMax上的增强型摄像头系统,苹果为主摄像头的光学变焦添加了三个流行的焦距选项。有默认的24mm(相当于1倍光学变焦)、28毫米(1.2倍光学变焦)和35mm(1.5倍光学变焦)。Apple通过使用计算处理来裁剪新的更大传感器可以捕获的48万像素图像,从而将这些特定的焦距提供给摄影爱好者,因此结果始终提供高分辨率的24MP图像。您

如何在iPhone 15 Pro上启用和禁用相机焦距预设功能 如何在iPhone 15 Pro上启用和禁用相机焦距预设功能 Sep 23, 2023 pm 05:25 PM

在苹果的iPhone15Pro机型上,用户在主摄像头上拍摄时可以在三个预设的相机焦距之间切换。本文介绍了它们是什么以及如何在iPhone上启用或禁用它们。为了充分利用iPhone15Pro和iPhone15ProMax上的增强型摄像头系统,苹果为主摄像头的光学变焦添加了三个流行的焦距选项。有默认的24mm(相当于1倍光学变焦)、28毫米(1.2倍光学变焦)和35mm(1.5倍光学变焦)。Apple通过使用计算处理来转换新的更大传感器可以捕获的48万像素图像,从而将这些特定的焦距提供给摄影爱好者,

了解 iPhone 15 Pro Max 5 倍光学变焦的必备信息 了解 iPhone 15 Pro Max 5 倍光学变焦的必备信息 Sep 23, 2023 pm 12:01 PM

苹果的iPhone15ProMax采用四棱镜镜头系统,能够实现高达5倍的光学变焦,比iPhone3Pro和上一代iPhone15的14倍变焦有所改进。iPhone15ProMax上的长焦镜头采用了苹果迄今为止最先进的摄像头防抖系统,结合了光学防抖和自动对焦3D传感器偏移模块。据苹果公司称,在启用5倍的情况下拍摄时,iPhone15ProMax的长焦镜头以ƒ/2.8打开,可实现出色的光线管理。相比之下,GalaxyS23Ultra的10倍镜头具有ƒ/4.9光圈。较低的光圈允许相机的传感器捕获更多的

清华光学 AI 登 Nature!物理神经网络,反向传播不需要了 清华光学 AI 登 Nature!物理神经网络,反向传播不需要了 Aug 10, 2024 pm 10:15 PM

用光训练神经网络,清华成果最新登上了Nature!无法应用反向传播算法怎么办?他们提出了一种全前向模式(FullyForwardMode,FFM)的训练方法,在物理光学系统中直接执行训练过程,克服了传统基于数字计算机模拟的限制。简单点说,以前需要对物理系统进行详细建模,然后在计算机上模拟这些模型来训练网络。而FFM方法省去了建模过程,允许系统直接使用实验数据进行学习和优化。这也意味着,训练不需要再从后向前检查每一层(反向传播),而是可以直接从前向后更新网络的参数。打个比方,就像拼图一样,反向传播

iPhone 15 Pro Max 的 5 倍光学变焦镜头可实现 25 倍数码变焦 iPhone 15 Pro Max 的 5 倍光学变焦镜头可实现 25 倍数码变焦 Sep 20, 2023 pm 05:45 PM

iPhone15ProMax采用新的长焦镜头,采用四棱镜设计实现5倍光学变焦,比iPhone3Pro和上一代iPhone15Pro和ProMax机型提供的14倍变焦有所改进。5倍光学变焦允许25倍数码变焦,虽然这是Apple设备提供的最大变焦,但它仍然低于竞争对手。三星最新的GalaxyS23Ultra智能手机具有100倍空间变焦功能,可以从330英尺外捕获图像。Pixel7Pro具有30倍数码“超分辨率变焦”及其5倍光学变焦镜头。苹果从未倾向于数字变焦,因为质量很差。光学变焦使用相机硬件提供清

水下视觉智能研究迈不过的一道坎:涉水光学 水下视觉智能研究迈不过的一道坎:涉水光学 Apr 13, 2023 pm 07:28 PM

涉水光学(Water-related Optics)主要研究光与水的物质相互作用机理及光的跨介质传播机理,解决与涉水光学数据智能获取,信息传输及智能信号处理有关的各种问题,探索光学在涉水领域中应用的科学,是临地安防(Vicinagearth Security, VS)体系中水下安防的重要学科支撑。1 引言涉水即与水相关,泛指包括海洋,江河湖池,云雨雾雪冰等在内的水体,如图1所示。比水下光学,海洋光学考虑更为充分,涉水光学的研究对象涵盖了作为光传播路径的局部或整体的一切水体,通过探究其在液态,气态

铭匠光学推出两款全新APS-C自动镜头:多焦距选择,超高性价比 铭匠光学推出两款全新APS-C自动镜头:多焦距选择,超高性价比 Sep 29, 2023 am 08:25 AM

9月28日消息,中国光学器材领域再次传来重要消息。铭匠光学公司宣布推出两款备受期待的APS-C自动镜头新品:AF35mmF1.8和AF56mmF1.8。这两款镜头定位于中低价位,为索尼E卡口、富士X卡口和尼康Z卡口的相机用户提供了更多选择。AF35mmF1.8将于10月6日正式上市,售价定为890元。这款镜头以其出色的光圈性能和广泛的适配性而闻名,为广大摄影师提供了更多的创作可能。无论是风景摄影、人像摄影还是低光条件下的拍摄,AF35mmF1.8都将是一款强大的工具。关于AF56mmF1.8镜头

三星为 Verizon 测试 Open RAN 网络,采用 64T64R Massive MIMO 设备 三星为 Verizon 测试 Open RAN 网络,采用 64T64R Massive MIMO 设备 Feb 14, 2024 pm 11:30 PM

2月13日消息,三星宣布已完成Verizon网络商业级LTE和5GNR无线电的开放式RAN(O-RAN)一致性和互操作性测试,最终实现了预期的性能提升,证明了兼容O-RAN的网络将能够达到预期,同时提供5GNR网络的功能。据介绍,三星在得克萨斯州达拉斯的Verizon网络上进行了一系列O-RAN互操作性测试。,期间使用了三星的CAT-A天线(4T4R),支持700/850MHz和AWS/PCS频段;CAT-B64T64RMassiveMIMOC-Band天线;16T16RC-band天线和CBR

See all articles