Uusi vapausaste terahertsiviestinnälle

Uutena vapausasteena sähkömagneettisten aaltojen kiertoradan kulmamomentti ylittää perinteisen taajuuden, vaiheen ja amplitudin, ja sen odotetaan edistävän kanavakapasiteetin loputonta laajentumista.

Äskettäin tutkimusprofessori Chao-Hai Du Pekingin yliopistosta ja professori Xiaofei Zangin tutkimusryhmä Shanghain tiede- ja teknologiainstituutista ovat tehneet syvällistä yhteistyötä.

Molempien osapuolten terahertsien ja metapinnan tutkimusperustan pohjalta on ehdotettu uutta menetelmää polarisaatiomultipleksoitujen terahertsipyörrekampojen tuottamiseksi täysin piistä koostuvan metapinnan avulla.

Uuden metapinnan systemaattisen karakterisoinnin avulla on toteutettu pyörrekamman moodimäärän, sijainnin ja intervallin joustava ohjaus, jolloin voidaan luoda onnistuneesti kaksoispolarisoitu terahertsipyörrekampa ja edistää pyörrekamman kehitystä kohti erittäin suurikapasiteettisen terahertsiseen monimuotoviestinnän tekniikkaan.

Pyörrevalo tunnetaan myös nimellä kiertoradan kulmamomenttia kantava säde (OAM-säde). Sen intensiteettijakauma on donitsin muotoinen ja vaihejakauma pyörteen muotoinen keskustan ympärillä. Erilaisten pyörteiden toistojen määrä keskustan ympärillä voi olla erilainen. Tutkijat käytävät topologisia varauksia kuvaamaan tätä ominaisuutta, ja erilaiset topologiset varaukset vastaavat eri moodeja. Pyörrevalon eri tilat yhdistetään samalla intensiteetillä ja yhtenäisillä väleillä pyörrekamman muodostamiseksi.

Tutkijat käyttävät täysin piistä valmistettu suorakaiteen muotoista pylväsrakennetta suunnitellakseen polarisaatiomultipleksoituja meta-atomeja, joilla on vahvat kahtaistaittavuuden ominaisuudet. Valitsemalla huolellisesti meta-atomeja, joilla on erilaisiageometrisia rakenteita, voidaan samanaikaisesti ohjata lineaarisesti polarisoituneiden terahertsiaaltojen x- ja y-vaihetta.

Tutkijoiden mukaan kokeelliset tulokset sopivat hyvin täysaaltosimulaatioihin, mikä vahvistaa OAM-kampojen generoitumisen hyvän suorituskyvyn.

He arvioivat, että suunnitelma voi avata uuden oven suurikapasiteettisten THz-viestintälaitteiden suunnitteluun.

Aiheesta aiemmin:

Metapinnoilla kohti 6G:tä

Terahertsinen langaton linkki

Metapinnat manipuloivat