Ud over 5G:Trådløs kommunikation kan få et løft fra ultrakorte kollimerende metalen

Skærmene kan være større på smartphones nu, men næsten hver anden komponent er designet til at være tyndere, fladere og tyndere end nogensinde før. Tekniken kræver et skift fra velskabt, og omfangsrige linser til udvikling af miniaturiserede, todimensionale metalenser. De ser måske bedre ud men virker de bedre?

Et hold af japansk-baserede forskere siger ja, takket være en løsning, de offentliggjorde den 7. juli i Anvendt Fysik Express .

Forskerne har tidligere udviklet en lavreflekterende metasurface - en ultratynd grænseflade, der kan manipulere elektromagnetiske bølger - specifikt for at kontrollere terahertz-bølger. Disse bølger overlapper millimeterbølger og infrarøde bølger, og, mens de kan overføre en betydelig mængde data, de dæmpes let i atmosfæren.

Teknologien er muligvis ikke egnet til langdistance trådløs kommunikation, men kunne forbedre dataudveksling på kort afstand såsom internethastigheder i boliger, sagde papirforfatter Takehito Suzuki, lektor ved Institute of Engineering ved Tokyo University of Agriculture and Technology. Ifølge Suzuki, forskerne har taget et skridt i retning af en sådan applikationsudvikling ved at bruge deres metasflade til at fremstille verdens bedste ultrakorte metalen, der kollimerer for at justere et optisk system med en afstand på kun en millimeter. Metalerne er i stand til at øge transmitteret effekt med tre på det fjerne felt, hvor signalstyrken typisk svækkes.

"Terahertz flad optik baseret på vores oprindeligt udviklede lavreflekterende metasurface med et højt refraktivt indeks kan tilbyde attraktive todimensionelle optiske komponenter til manipulation af terahertzbølger, " sagde Suzuki.

Udfordringen var, om den kollimerende linse, som konverterer tilnærmelsesvis kugleformede terahertz-bølger til justerede terahertz-bølger, lavet med metaoverfladen, kunne monteres tæt på elektronikken - kaldet en resonant tunneldiode - der transmitterer terahertzbølger med den rigtige frekvens og i den rigtige retning. Den minimale afstand mellem dioden og metalerne er den nødvendige ingrediens i nuværende og fremtidige elektroniske enheder, sagde Suzuki.

"Vi løste dette problem, " sagde Suzuki. "Vi integrerede en fabrikeret kollimerende metalen lavet med vores originale metasurface med en resonans tunneldiode i en afstand af en millimeter." Målinger bekræfter, at de kollimerende metalens integreret med resonans tunneldioden forbedrer retningsevnen til tre gange så stor som en enkelt resonans tunneldiode.

Forskerne indstillede deres enhed til 0,3 terahertz, et bånd med en højere frekvens end det, der bruges til 5G trådløs kommunikation. Manipulationen af ​​højfrekvente elektromagnetiske bølger tillader upload og download af enorme mængder data i 6G trådløs kommunikation, ifølge Suzuki.

"0,3 terahertz-båndet er en lovende kandidat til 6G, der tilbyder avancerede cyberfysiske systemer, "Suzuki sagde." Og vores præsenterede kollimerende metaller kan simpelthen integreres med forskellige terahertz kontinuerlige bølgekilder for at fremskynde væksten i den nye terahertz-industri såsom 6G trådløs kommunikation. "