新型超表面可調控光束頻率和方向

近日，美國加州理工學院團隊報告稱，他們構建了一種超表面，上面布滿微型可調天線，能夠反射入射的光束：一束光進入，多束光出去，每束光都有不同的頻率并朝著不同的方向傳播。這是一種處理自由空間信號而非光纖信號的新方法，可創(chuàng)建許多不同光頻率的邊帶或通道。相關研究成果以《Electrically tunable space–time metasurfaces at optical frequencies》為題發(fā)表在近期的《自然·納米技術》雜志上。

當很多人共用同一個Wi-Fi網(wǎng)絡時，網(wǎng)絡可能會出現(xiàn)延遲或卡頓。但如果每個人都有一個專用的無線通信通道，將比我們今天使用的Wi-Fi快數(shù)百倍，帶寬也提高數(shù)百倍。新研究不僅有望用于開發(fā)新型無線通信信道，甚至為開發(fā)新的測距技術，或者向太空傳輸大量數(shù)據(jù)開辟了新途徑。

研究人員構建了一種超表面，這種超表面布滿微型可調天線，能夠反射入射光束，從而創(chuàng)建許多不同光頻率的邊帶或通道。

研究團隊表示，設計超表面是希望其可以超越傳統(tǒng)光學元件（如相機或顯微鏡鏡頭）所能達到的效果。這種多層晶體管狀設備被稱為“時空超表面”，采用精心選擇的納米級天線圖案設計，改變光線的響應方式，可以反射、散射或以其他方式控制光線，例如向特定方向、以特定頻率反射光線。

該設備的核心寬度和長度均為120微米，在光頻下以反射模式運行時所使用的光波波長為1530納米，比無線電波的頻率高數(shù)千倍，這意味著可用帶寬要大得多。

研究團隊表示，這些超表面或可用于激光雷達領域，其中光可用于捕獲三維場景的深度信息。團隊最終目標是開發(fā)出一種“通用超表面”，該表面能夠在自由空間中創(chuàng)建多個光學通道，每個通道都以不同的方向傳輸信息。他們設想，未來當許多人在同一個咖啡館用筆記本電腦時，每個人將不再接收無線Wi-Fi信號，而是接收各自的高保真光束信號，再也不用擔心網(wǎng)速問題。

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