通过等离子体天线的纳米级无线通信系统

 常见问题     |      2019-08-11 10:06

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  对下一代技术的追求非常重视提高速度和效率,其组件尺寸足够小,可以在计算机芯片上运行。

  “片上”通信发展的障碍之一是无线电和微波频率的电磁波的大小,它们构成了现代无线技术的支柱。相对较大的波浪手铐进一步小型化。

  试图超越这些局限性的科学家正在探索利用更小波长特性的光学传输的潜力,例如太赫兹,红外和可见光频率。

  波士顿学院的一组研究人员开发了第一个纳米级无线通信系统,该系统使用可以发送和接收表面等离子体的天线在可见光波长下运行,并且具有前所未有的控制能力,该团队在最新一期的自然科学报告中报道。

  此外,极速快三官网该设备提供了“平面内”配置,根据该研究,由Evelyn J.和Robert A. Ferris实验室团队进行的一系列双向信息传输和恢复。物理学教授Michael J. Naughton。

  根据首席合着者,启动该项目的博士后研究员Juan M. Merlo的说法,该装置在使用近场扫描光学显微镜的测试中实现了跨多个波长的通信。

  “Juan能够将其推向近场 - 至少是波长宽度的四倍。这是真正的远场传输和我们日常使用的几乎所有设备 - 从我们的手机到我们的汽车 - 依靠远场传输,“Naughton说。

  该团队报告称,与先前的等离子体波导技术相比,该设备可以将信息传输速度提高60%,比等离子体纳米线%。

  表面等离子体是耦合到电磁场和金属界面的电子的振荡。在它们独特的能力中,表面等离子体可以通过适合小于波浪本身的空间来限制能量。

  试图利用表面等离子体的这些亚波长能力的研究人员已经开发出金属结构,包括等离子体天线。但一个持久的问题是无法实现电磁辐射的发射和收集的“在线”控制。

  BC团队开发了一种具有三步转换过程的装置,该装置在传输时将表面等离子体变为光子,然后在接收器拾取时将该元素电磁粒子转换回表面等离子体。

  “我们开发了一种设备,等离子体天线相互通信,光子在它们之间传输,”Naughton说。“这是以高效率完成的,一个天线和下一个天线%,这是对比同类架构的显着增强。”

  Merlo在墨西哥国家天体物理学,光学和电子学研究所获得博士学位,他说,新发现的表面等离子体控制的核心是在波浪和设备的银色表面之间形成一个小的空隙。通过去除一部分玻璃基板,该团队减少了透射中光子上材料的破坏性拉力。扩大和缩小这一差距对于调整设备至关重要。

  对于传统的硅波导,色散会降低信息传输速度。Merlo表示,没有这种障碍,新设备利用表面等离子体的能力,以银色表面上90%至95%的光速行进,以及以固有光速在天线之间传播的光子。

  “基于硅的光学技术已存在多年,”Merlo说。“我们正在做的是改进它以使其更快。我们正在开发一种工具,使硅光子学更快,并大大提高通信速度。”