En metasurface-baseret lys-til-mikrobølge-sender til hybrid trådløs kommunikation

I dag spiller trådløs kommunikation en stadig vigtigere rolle i vores daglige liv. For fremtidig "freewheeling" sjette generations (6G) trådløs kommunikation er de hybride kommunikationssystemer, der kan udnytte fordelene ved både optiske og trådløse mikrobølgeteknologier, kritiske. De traditionelle hybride kommunikationssystemer kræver dog typisk et kompliceret relæ for at udføre flere operationer, hvilket vil forbruge yderligere hardware/tid/energiressourcer.

I et nyt papir offentliggjort i Light Science &Application , et team af videnskabsmænd, ledet af professorerne Wei Xiang Jiang og Tie Jun Cui fra State Key Laboratory of Millimeter Waves, School of Information Science and Engineering, Southeast University, Kina, og kolleger har udviklet en lys-til-mikrobølge-sender baseret på den optisk programmerede tidsvarierende metasurface til hybrid trådløs kommunikation. En sådan metasurface-sender er i stand til at konvertere lyssignalet til mikrobølgedomænet direkte uden at bruge nedkonverteringsproces til basebånd.

Mere interessant er det, at et enkelt designet lyssignal kan konverteres til to mikrobølgesignaler ved at bruge metasoverfladens spredningskarakteristika. Baseret på lys-til-mikrobølge-senderen blev et dual-channel hybrid trådløst kommunikationssystem realiseret, som kan transmittere to forskellige videoer samtidigt ved at bruge frekvensdelingsmultipleksing (FDM) skema. Den rapporterede metode og teknik vil åbne nye veje til at udvikle hybride kommunikationssystemer til lave omkostninger og lav kompleksitet.

Hybridtransmitteren er implementeret af en optisk programmeret tidsvarierende metasurface, som er konstrueret via den heterogene integration af et højhastigheds og lineært fotoelektrisk detektionskredsløb i en reflekterende programmerbar metasurface. Profilen af ​​hele platformen er omkring 2 mm. Med denne hybride integrationsstrategi kan mikrobølgereflektionsspektret af metaoverfladen moduleres af lysintensitet i høj hastighed, hvorved der opnås den direkte lys-til-mikrobølge signalkonvertering og transmission. Disse videnskabsmænd opsummerer operationsprincippet for deres hybridsender:

"Vi designer en optisk programmeret tidsvarierende metasurface til tre formål i ét:(1) at udføre mikrobølgemanipulation i realtid ved tidsvarierende lyssignal; (2) at realisere den direkte lys-til-mikrobølge-signalkonvertering baseret på spektrum kontrol; (3) at implementere FDM'en ved hjælp af spredningsreaktionen af ​​metaoverfladen til at opnå dual-channel datatransmissioner i en lys-til-mikrobølge forbindelse."

"Ved at bruge senderen bygger vi yderligere et dual-channel hybrid trådløst kommunikationssystem, hvor to forskellige videoer kan overføres fra den optiske sender til mikrobølgemodtageren samtidigt og uafhængigt. Hele signalkonverteringsprocessen kan fuldføres fuldt ud på en enkelt platform, uden yderligere mikrobølgeenheder og optiske komponenter," tilføjede de.

"Den præsenterede teknik er i stand til at implementere kommunikationen med synligt lys og mikrobølgekommunikation samtidigt, hvilket kunne bruges til nogle typiske applikationer, hvor de to forskellige kommunikationslinks er påkrævet. Derfor kan dette gennembrud åbne et nyt mødested for fremtidig multi-domæne integreret og fuld-spektrum 6G trådløs kommunikation," sagde forskerne. + Udforsk yderligere

En optisk drevet digital metasurface til at bygge bro mellem synligt lys og mikrobølgekommunikation