Topologiaa langattomalle tekniikalle

Ensimmäinen Floquet-tyyppinen topologinen eriste integroidussa piirissä. Nuolet osoittavat, kuinka transistoreita käytetään ei-vastavuoroisuuden saavuttamiseen

Suurempi kuva

Washingtonin yliopiston St. Louisin yliopiston ja kollegansa Columbian yliopistosta yhteistyössä City University of New Yorkin Advanced Science Research Centerin kanssa ovat osoittaneet ensimmäisen sähkömagneettisen topologisen eristimen toteutuksen integroidulla sirulla.

”Topologisilla eristeillä on erittäin mielenkiintoisia ominaisuuksia ja ne ovat hyödyllisiä sellaisenaan. Niiden todellinen potentiaali kuitenkin ilmenee, kun niihin yhdistetään ei-vastavuoroisia ominaisuuksia", Washingtonin Aravind Nagulu toteaa.

Ei-vastavuoroisuudella voidaan toteuttaa sellaisia komponentteja, kuten kiertoelimiä ja isolaattoreita, joita käytetään laajasti erilaisissa viestintä- ja tutkajärjestelmissä.

Tätä ominaisuutta voidaan käyttää full-duplex-viestinnässä, menetelmässä, joka mahdollistaa datan lähettämisen ja vastaanottamisen samalla taajuudella samanaikaisesti tehokkaalla tavalla, mikä kaksinkertaistaa spektrikapasiteetin. Lisäksi topologiset eristeet estävät signaalin voimakkuuden heikkenemisen takaisinsironnasta, jos aalto joutuu kosketukseen väliaineen epämuodostumien tai epäsäännöllisyyksien kanssa.

Tiimi pystyi käyttämään tarkasti suunniteltua transistorikytkimien aikamodulaatiota saavuttaakseen ei-vastavuoroisuuden ja topologiset eristysominaisuudet tavallisessa puolijohdepiirissä ilman eksoottisia materiaaleja tai äärimmäisiä olosuhteita.

Tämä pieni integroitu siru yhdistää TI:iden eksoottiset kentät todellisen maailman sovelluksiin. Se voi myös tarvittaessa reitittää EM-aallot uudelleen konfiguroimalla hilan yksittäiset yksikkösolut uudelleen luoden kudoksen, joka reitittää joustavasti ja mielivaltaisesti EM-aaltoja.

Ryhmä osoitti, kuinka uudelleenkonfiguroitavaa integroitua piiriä voidaan käyttää uusissa langattomissa 5G-sovelluksissa, kuten moniantennisessa full-duplex-langattomassa viestinnässä ja moniantennisissa impulssitutkassa.

Esittelymme edustaa jännittävää löytöä fotonisten topologisten eristeiden alalla: demonstraatiomme laajentaa toiminnan kaistanleveyttä suuruusluokalla ja samalla pienentää merkittävästi laitteemme jalanjälkeä, mikä avaa tietä erittäin kompaktille, laajakaistaiselle, erittäin korkealle uudelleenkonfiguroitaville ei-vastavuoroisille komponenteille, jotka perustuvat topologiseen aineeseen”, sanoo City University of New York’s Advanced Science Research Centerin (ASRC) Andrea Alù.

Aiheesta aiemmin:

Tapa rikkoa sähkömagnetiikan vastavuoroisuuslaki

Kiertoelimiä mikropiiritekniikalla

Reititin sähkömagneettisille aalloille