(أخبار Nanowerk) يعمل الباحثون على إطلاق الإمكانات الهائلة لـ موجات تيراهيرتز لتطبيقات تتراوح من التصوير الطبي إلى الاتصالات اللاسلكية. ومع ذلك، فإن التحكم بكفاءة في حالة استقطاب هذه الموجات الكهرومغناطيسية عالية التردد ظل تحديًا مستمرًا.
يتم إعاقة الأساليب التقليدية التي تعتمد على البلورات الطبيعية ثنائية الانكسار أو الألواح الموجية العازلة بسبب النطاق الترددي التشغيلي الضيق، والأجهزة الضخمة، والقابلية للتلف. وقد أدت هذه القيود إلى خنق التقدم نحو أنظمة تيراهيرتز القابلة للتطبيق تجاريًا والتي تستغل بشكل كامل المعلومات المشفرة في استقطاب الموجات الكهرومغناطيسية.
التطورات الحديثة في المواد الخام - الهياكل الاصطناعية المصممة بخصائص لا يمكن تحقيقها في الطبيعة - جلبت أملاً جديداً. تسمح مصفوفات المواد الخارقة المصممة بعناية للباحثين بالتغلب على قيود المواد الطبيعية وممارسة سيطرة غير مسبوقة على انتشار موجات تيراهيرتز.
بناءً على هذا الزخم، أظهر الباحثون في جامعة تيانجين الآن محول استقطاب مصنوع بالكامل من مادة السيليكون مع أداء قياسي عالي عبر نطاق ترددي واسع بشكل استثنائي.
كما هو مفصل في ورقتهم المنشورة في حدود الإلكترونيات الضوئية ("تصميم مصنوع بالكامل من السيليكون لمحول استقطاب تيراهيرتز عريض النطاق عالي الكفاءة")، يحقق التصميم المبتكر للفريق ما يزيد عن 80% من كفاءة تحويل الاستقطاب عبر عرض النطاق الترددي الواسع 1.00-2.32 جيجا هرتز. بالنسبة للسياق، يمثل هذا النطاق أكثر من ضعف العرض التشغيلي للعروض التوضيحية السابقة الأكثر تقدمًا.
رسم تخطيطي للبنية المجهرية ذات الشكل المتقاطع. رسم تخطيطي للمحول المقترح. ب صورة مجسمة للبنية المجهرية. هنا، h يمثل الارتفاع؛ H هو سمك الركيزة. أ – د عرض الطول والعرض؛ P هي الفترة؛ θ هي الزاوية المضمنة بين المحور الثانوي المتقاطع والمحور السيني؛ t هو طول السيليكون عالي المقاومة. (© حدود الإلكترونيات الضوئية)
في قلب هذا الإنجاز تكمن بنية مجهرية بسيطة ومخادعة من السيليكون على شكل صليب منقوشة على ركيزة عازلة. من خلال ضبط الأبعاد والترتيب الدوري لهذه العناصر ذات الطول الموجي الفرعي، يحفز الباحثون انكسارًا مزدوجًا اصطناعيًا قويًا، مما يتسبب في تراكم استقطابات مختلفة لموجات تيراهيرتز المصطدمة، مما يؤدي إلى تراكم تحولات طورية مختلفة أثناء مرورها.
سمح التحسين الدقيق للمعلمات للفريق بالوصول إلى النقطة المثالية حيث تطور الاستقطابات المتعامدة إزاحة الطور المطلوبة تمامًا لدوران الاستقطاب الفعال. ومع تصنيع جميع الأجزاء من السيليكون باستخدام تقنيات الطباعة الحجرية القياسية، فإن الأجهزة قابلة للتصنيع بشكل بارز.
ومن اللافت للنظر أنه من خلال التدوير الديناميكي لاتجاه الجزيئات المتقاطعة الشكل، يمكن للباحثين التبديل بفعالية بين تحويل الاستقطاب الخطي إلى الخطي، ومن الخطي إلى الدائري عند الطلب. وحتى إضاءة تيراهيرتز ذات الزاوية الواسعة والمائلة بقوة لا تؤدي إلا إلى انخفاض الأداء، مما يدل على قوة مبادئ التصميم السليم للفريق.
إن الوظائف الموسعة بشكل كبير وعرض النطاق الترددي لمعالجات استقطاب المواد المصنوعة من السيليكون بالكامل تعد ببث حياة جديدة في جهود تسويق تكنولوجيا تيراهيرتز. إن دمج مثل هذه الأجهزة في أجهزة قياس طيف تيراهيرتز وأنظمة التصوير على نطاق الرقائق يمكن أن يثبت تحولًا حقيقيًا، ويطلق العنان للتطبيقات بدءًا من أبحاث المواد المكثفة وحتى مراقبة جودة الأدوية.
ومع مزيد من التطوير، فإن قدرات التعامل مع الاستقطاب غير المسبوقة قد تفتح أيضًا آفاقًا جديدة في الاتصالات اللاسلكية طويلة المدى. من خلال مضاعفة تدفقات البيانات المتعددة على الاستقطابات المتعامدة، يمكن لوصلات تيراهيرتز المدعمة بالمواد الخارقة أن تزيد بشكل كبير من قدرات القناة للمساعدة في تلبية شهية الاتصال التي تبدو لا هوادة فيها في العالم.
وبطبيعة الحال، يظل النشر في العالم الحقيقي هدفا بعيد المنال نظرا لمرحلة التطوير المبكرة. ولكن من خلال التغلب على التحديات الطويلة الأمد المتعلقة بالتعامل الفعال مع استقطاب تيراهيرتز واسع النطاق، يمثل هذا التقدم قفزة كبيرة نحو التقنيات التي بدت ذات يوم محصورة بشدة في عوالم الخيال العلمي.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64314.php
