新型光子芯片正在突破光学无线通信技术的最大物理障碍

新型光子芯片正在突破光学无线通信技术的最大物理障碍新的先进光子芯片已经开发出来，它可以优化光学无线系统的光传输。这些芯片对于未来5G和6G网络至关重要，代表着向节能模拟技术的转变，并在高速数据处理和通信领域具有广泛的应用。图片来源：米兰理工大学有一个问题是众所周知的：光对任何形式的障碍物都很敏感，即使是非常小的障碍物。例如，想一想当透过磨砂窗户或当我们的眼镜起雾时我们如何看到物体。这种效果与光学无线系统中携带数据流的光束非常相似：信息虽然仍然存在，但却完全扭曲并且极难检索。这项研究中开发的设备是用作智能收发器的小型硅芯片：成对工作，它们可以自动且独立地“计算”光束需要什么形状，以便以最大效率穿过通用环境。这还不是全部：它们还可以生成多个重叠的光束，每个光束都有自己的形状，并引导它们而不互相干扰；这样，传输容量就大大增加，正如下一代无线系统所要求的那样。“我们的芯片是数学处理器，可以非常快速有效地利用光进行计算，几乎不消耗能源。光束通过简单的代数运算（本质上是求和和乘法）生成，直接对光信号执行，并通过直接集成在芯片上的微天线传输。这项技术具有许多优点：处理极其简单、能源效率高以及超过5000GHz的巨大带宽。”米兰理工大学光子器件实验室负责人FrancescoMorichetti解释道。“如今，所有信息都是数字化的，但事实上，图像、声音和所有数据本质上都是模拟的。数字化确实允许非常复杂的处理，但随着数据量的增加，这些操作在能源和计算方面变得越来越不可持续。如今，人们对通过专用电路（模拟协处理器）回归模拟技术抱有极大兴趣，专用电路将成为未来5G和6G无线互连系统的推动者。我们的芯片就是这样工作的，”米兰理工大学微纳米技术中心Polifab主任AndreaMelloni介绍说。“使用光学处理器的模拟计算在许多应用场景中至关重要，包括神经形态系统的数学加速器、高性能计算(HPC)和人工智能、量子计算机和密码学、高级本地化、定位和传感器系统，总的来说，需要以非常高的速度处理大量数据的系统，”圣安娜高等学校TeCIP研究所（电信、计算机工程和光子学研究所）的电子学教授MarcSorel补充道。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400719.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400719.htm

太赫兹通信技术迎来新突破 为开启6G的未来奠定基础

太赫兹通信技术迎来新突破为开启6G的未来奠定基础太赫兹频率电磁波为通信、扫描和成像技术的进步带来了巨大的希望。然而，利用它们的潜力却障碍重重。东北大学的一个研究小组取得了突破性进展，专门针对太赫兹频谱创建了一种新型可调滤波器。他们的研究成果发表在《光学快报》（OpticsLetters）杂志上。太赫兹波属于电磁波谱中介于微波和红外线频率之间的一个区域。太赫兹波比无线电波频率高（波长短），但比可见光频率低。日益拥挤的无线电波频谱承载着WiFi、蓝牙和当前移动电话（手机）通信系统传输的大量数据。所开发的可调滤波器的概念示意图。(a)滤波器的横截面图；(b)周期与折射率之间的关系；(c)折射率变化引起的频率偏移。资料来源：YingHuang等人电磁频谱低频部分的信号拥塞是探索太赫兹区域的一个诱因。另一个原因是太赫兹具有支持超高数据传输速率的能力。不过，将太赫兹信号用于常规应用的一个关键挑战是，必须能够在特定频率上调整和过滤信号。需要进行滤波，以避免受到所需频段以外信号的干扰。太赫兹滤波技术的突破东北研究小组的YoshiakiKanamori说："我们构建并演示了太赫兹波频率可调滤波器，与传统系统相比，它实现了更高的传输速率和更好的信号质量，揭示了太赫兹无线通信的潜力。他补充说，这项工作还可以在太赫兹频段之外得到更广泛的应用。"机械折射率可变超材料。资料来源：YingHuangetal.这种新型太赫兹滤波器基于一种名为法布里-珀罗干涉仪的装置，与所有干涉仪一样，它依赖于不同电磁辐射波在镜面间反弹时相互影响而产生的干涉图案。研究人员的版本使用结构精细的光栅作为镜面之间的材料，其间隙小于相互作用波的波长。光栅的可变拉伸允许对其折射率进行必要的精细控制，以调整干涉仪的滤波效果。这样就只能传输所需的频率。使用不同的光栅可以控制不同的选定频率范围。该团队已经展示了他们的系统在适用于下一代（6G）移动电话信号的频率上的应用。通过控制周期来调节折射率和频率。资料来源：YingHuangetal.Kanamori说："除了我们的方法在通信系统中的应用外，我们还设想在医学和工业领域的扫描和成像技术中使用我们的方法。"太赫兹波在扫描和成像方面的一个优势是，它可以轻易穿透阻挡光线通过的材料，包括生物组织。除医疗应用外，这也为材料分析、安全系统和制造过程中的质量控制提供了机会。Kanamori总结说："总之，我们的工作提供了一种简单而经济有效的方法来过滤和主动控制太赫兹波，这将推动其在许多应用中的使用。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427263.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427263.htm

华盛顿大学研发几乎无电池无线通信装置 实现最远7米

华盛顿大学研发几乎无电池无线通信装置实现最远7米·当然实际上操作开关仍然需要极其微弱的电力，研究组正在考虑置换太阳能电池的方案来实现开关动力。·经过开发团队不断的实验，目前的最新成果则是野外1.5米实现传输速度26bps，4.5米22bps，最远7.3米的5bps，当然效率并不高，不过今后随着研究的进展相信会大有突破。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342069.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342069.htm

新的相机系统利用太赫兹波长实现更好的成像

新的相机系统利用太赫兹波长实现更好的成像它们可以穿透许多材料并捕捉新的细节水平，重要的是这种辐射是非电离的，这意味着它在用于人类时比X射线更安全。问题是，采集太赫兹波长的探测器可能很笨重、缓慢、昂贵，难以在实际条件下运行，或者是这些因素的某种组合。但是在一项新的研究中，麻省理工学院、三星公司和明尼苏达大学的研究人员开发了一个系统，可以快速、精确地检测太赫兹脉冲，并在常规室温和压力下进行。这个新系统的关键是所谓的量子点。最近的工作表明，这些微小的颗粒在受到太赫兹波的冲击时将发出可见光的荧光，然后可见光可以被传统的相机探测器捕获。由此产生的图像不仅可以检测到低强度的太赫兹脉冲，而且还有可能揭示出光束的偏振情况。该设备是由多层堆叠而成的。首先是一个由窄缝分隔的纳米级金线阵列，然后是一个量子点层。上面有一个传统的CMOS图像传感器，当量子点被传入的太赫兹波击中时，它可以捕捉到量子点发出的可见光。对于能够捕获光束偏振的探测器版本，水平狭缝被一层环形狭缝所取代。在测试中，该团队表示，新设备能够以远低于现有系统的强度水平采集太赫兹脉冲，同时也更小，制造成本更低。事实上，该设备的每一层都可以使用目前的微芯片制造技术来制造。最重要的是，目前的系统都无法捕捉到偏振现象。然而，在这项技术可能准备好进行商业化之前，仍有很多工作要做。特别是，该团队说，太赫兹辐射的来源仍然相当麻烦，但它们的复杂性在未来也可能会下降。成像并不是太赫兹辐射的唯一潜在用途--这些波长也准备在未来十年左右成为6G通信系统的基础。这项新研究发表在《自然-纳米技术》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332009.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332009.htm

涡流雷达：研究人员用利用太赫兹波革新旋转探测技术

涡流雷达：研究人员用利用太赫兹波革新旋转探测技术您可能没有意识到，多普勒效应在我们的生活中无处不在，从用雷达跟踪汽车速度到定位天空中的卫星。多普勒效应的原理是，当信号源（如雷达信号）和探测器相对运动时，电波的频率会发生变化。然而，传统的雷达系统在试图探测与其雷达信号成直角运动的物体时却遇到了障碍。这一限制促使研究人员探索一种全新的方法。想象一下，雷达系统不仅依靠线性波，而且还使用具有轨道角动量（OAM）的螺旋形电磁波。这些特殊的"涡旋"波具有螺旋扭曲，在遇到旋转物体时会产生明显的旋转多普勒效应。用于旋转目标探测的集成太赫兹涡旋光束发射器。资料来源：JingyaXie,USST据期刊《先进光子学》（AdvancedPhotonics）报道，为了改进对这些旋转多普勒效应的识别和探测，上海理工大学（USST）的研究人员开发了一种集成太赫兹涡流束发射器，从而利用了太赫兹（THz）波。据文章通讯作者、教授朱一鸣介绍："据我们所知，这项研究首次展示了专为探测旋转目标而设计的集成式太赫兹涡旋光束发射器。"太赫兹波非常适合高分辨率雷达成像。就频率而言，太赫兹波介于微波和红外波之间，具有穿透各种材料的独特能力，同时将损坏风险降至最低。然而，尽管太赫兹波前景广阔，但也面临着一系列挑战，如效率低和不稳定等问题。为了研究实用的可调谐太赫兹涡旋发射器以及相应的检测方案，研究团队开发了一种新方法，将集成的太赫兹发射器和带正负电荷的涡旋束结合在一起。通过操纵这些涡流束的频率，他们可以产生雷达信号，准确测量旋转物体的速度。这一突破为精确定位物体的旋转速度提供了一种方法，最大误差仅为2%。旋转速度的测量结果（a）为OAM模式+1，（b）为OAM模式-1。红点为测量数据，蓝色实线为理论值。注：δ为绝对误差。资料来源：谢静雅，中国科学技术大学他们的设计涉及操纵频率以获得光束发射器腔体中的不同共振，从而产生具有±1拓扑电荷的涡旋光束。这些漩涡光束随后照射到旋转物体上，由此产生的光波回波可被线性极化天线直接接收。通过有效识别和检测频谱内的旋转多普勒效应，可以准确量化物体的旋转速度。据报道，研究小组还克服了一个与极化有关的棘手问题，使这一雷达系统非常适合探测太赫兹频率范围内的旋转。这项创新雷达技术为广泛的应用提供了令人兴奋的可能性。它不仅具有增强雷达目标探测的潜力，还能为战术军事防御带来新的反制系统。此外，它还具有成本效益和可扩展性，这意味着我们可能会比想象中更早地看到这种尖端技术的应用。值得继续关注这一突破性领域的更多发展，它将改变我们观察和跟踪移动物体的方式。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392043.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392043.htm