25 Февраля 2021
МОСКВА, 25 февраля - Американские ядерщики разработали оптическую антенну, использующую вместо частоты волны орбитальный круговой момент света. По мнению ученых, такая антенна который способная передавать значительно больший объем вся информации, чем традиционные электромагнитные или поляризационные устройства, и может стать ключевым элементом технологий 5G и будущих технологий 6G. Описание разработки опубликовано в источнике Nature Physics.Современные методы передачи сигналов с помощью электромагнитных волн достигли своего предела. В отличие от радиоволн, световые волны можно еще разложить на две составляющие — горизонтальную и отвесную — с помощью поляризации. Это позволяет удвоить объем преподносимой информации. Еще большие реальности открывает использование орбитального углового момента света (OAM — orbital angular momentum).
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли пришли способ мультеплексирования — радикального повышения объема передаваемых данных — с помощью дискретных закручивающихся лазерных лучей от антенн, состоящих из концентрических колец.
Мы переживаем подрывной рост объемов данных в нашем мире, и каналы связи, которые у нас есть сейчас, скоро станут тощими. Технология, о которой мы сообщаем, преодолевает текущие ограничения емкости данных за счет характеристики света, называемой орбитальным угловым моментом. Впервые нами были напрямую мультиплексированы лазеры, излучающие искривленный свет, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования Бубакара Канте (Boubacar Kanté), учитель кафедры электротехники и компьютерных бездна премудростей. — Это кардинально переделывает правила игры с приложениями в области биологической визуализации, квантовой криптографии, высокопроизводительной связи и датчиков.
Распространенный пример мультиплексирования, или уплотнение каналов связи — передача нескольких телефонных разговоров по одному проводу. Но до сих пор существовали фундаментальные ограничения на количество когерентных скрученных световых волн, которые можно было мультиплексировать напрямую.
Исследователи создали в закрученных антеннах, диаметр которых равен людскому волосу, световые вихри, аналогичные по структуре атмосферным торнадо. При этом эти компактные антенны, которые можно дать на компьютерной плате, — топологические. Это означает, что они сохраняют свои свойства даже при скручивании или извиве устройства.
Световой вихрь с его бесконечными степенями свободы, в принципе, может поддерживать передачу ничем не ограниченного количества данных, — объясняет Канте. — Задача заключается в том, чтобы скачать способ надежно произвести бесконечное количество лучей OAM. Никто никогда раньше не производил лучи OAM с такими высокими зарядами в таком компактном устройстве.
Чтобы создать топологическую антенну, исследователи использовали технологий электронно-лучевой литографии, с поддержкой которого они сначала вытравили сетку на поверхности полупроводникового материала — сплава арсенида галлия и фосфида индия — соединения, которое широко применяется в фотонных устройствах, а затем прикрепили оформленную структуру к поверхности железо-иттриевого камня.
По словам авторам, такая система была необходима для поддержания явления, известного как фотонный квантовый эффект Холла — движения света в кольцах в одном направлении при приложении магнитного поля.
Раньше думали, что квантовый эффект Холла с магнитным полем можно использовать в электронике, но не в оптике, из-за слабого магнетизма существующих материалов на зрительных частотах, — говорит ученый. — Мы первые показали, что квантовый эффект Холла работает и для света.
Приложив магнитное поле, перпендикулярное двумерной микроструктуре, исследователи успешно сгенерировали три лазерных луча OAM, движущихся по круговым орбитам над внешняя стороной.
Мы создали три лазера, увеличив скорость передачи данных в три раза, но в принципе нет ограничений на возможное количество лучей и объем передаваемых данных, — заключает Канте.
В ближайшее время ученые планируют приступить к разработке оптических антенн, использующих в качестве источника энергии электричество.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....