对下一代技术的追求,将重点放在提高速度和效率上,而这些部件的尺寸要小到足以在计算机芯片上运行.

阻碍“片上”通信发展的障碍之一是无线电和微波频率下电磁波的大小, 哪些构成了现代无线技术的支柱. 相对较大的波束束缚了进一步的小型化.

试图超越这些限制的科学家们正在探索利用更小波长特性的光学传输的潜力, 比如太赫兹频率, 红外线及可见光频率.

图片来源:Juan M. 这张图片显示了从表面等离子体到光子再回到表面等离子体的三步转换过程发生的空腔.
图:发生从表面等离子体到光子再回到表面等离子体的三步转换过程的空腔. (Juan米. 梅洛/太阳城网赌平台)

太阳城网赌平台的一组太阳城官网人员开发了第一个纳米级无线通信系统,该系统使用天线在可见波长下工作,该天线以前所未有的控制程度发送和接收表面等离子体, 该团队在最新一期的《太阳城网赌平台》杂志上发表了太阳城官网报告.

此外, 该设备提供“平面内”配置, 一种珍贵的单路径双向信息传输和恢复, 根据这项太阳城官网, 由Evelyn J. 罗伯特·A. 物理学教授Michael J. 诺顿.

这一发现标志着朝着纳米级(以及可见频率等效)现有无线通信系统迈出了重要的第一步, 据太阳城官网人员称. 这种片上系统可用于高速通信, 高效等离子体波导和面内电路开关-一种目前用于液晶显示的工艺.

在使用近场扫描光学显微镜的测试中,该设备实现了跨几个波长的通信, 根据主要合著者Juan M. Merlo说,他是发起这个项目的博士后太阳城官网员.

胡安能够把它推到近场之外——至少是波长宽度的四倍. 这就是真正的远场传输,我们日常使用的几乎所有设备——从手机到汽车——都依赖于远场传输,诺顿说。.

与早期的等离子体波导技术相比,该设备可以将信息传输速度提高60%,比等离子体纳米线波导快50%, 该团队报告说.

表面等离子体是电子耦合到电磁场和金属界面的振荡. 在他们独特的能力中, 表面等离子体可以通过进入比波本身更小的空间来限制界面上的能量.

试图利用表面等离子体的这些亚波长能力的太阳城官网人员已经开发出金属结构, 包括等离子体天线. 但一个长期存在的问题是无法实现对电磁辐射发射和收集的“在线”遏制.

不列颠哥伦比亚省的太阳城官网小组开发了一种具有三步转换过程的设备,该设备在传输时将表面等离子体激元转换为光子,然后在接收器接收到它时将基本电磁粒子转换回表面等离子体激元.

“我们已经开发出一种装置,等离子体天线之间通过光子相互通信,诺顿说。. “这项工作效率很高, 在一个天线和下一个天线之间的能量损失减少了50%, 相比可比较的体系结构,哪一个是显著的增强."

新发现的表面等离子体控制的核心是在波和装置的银表面之间产生一个小的空气间隙, 梅洛表示, 他在墨西哥国家天体物理太阳城官网所获得博士学位, 光学与电子学. 通过去除玻璃基板的一部分, 太阳城官网小组减少了材料在传输过程中对光子的破坏性拉力. 事实证明,扩大和缩小这一差距对调整设备至关重要.

在传统的硅波导中,色散降低了信息传输速度. 没有障碍, 这种新装置利用了表面等离子体在银表面上以90%到95%的光速运动的能力,以及光子以其固有的光速在天线之间运动的能力, 梅洛说.

“硅基光学技术已经存在很多年了,”Merlo说. “我们正在做的是改进它,使它更快. 我们正在开发一种工具,使硅光子学更快,大大提高通信速率."

除了诺顿和梅洛, 该论文由物理学教授Krzysztof Kempa共同撰写, 高级太阳城官网助理Michael J. 伯恩斯和太阳城官网生内森. 内斯比特,Yitzi M. 冷静,亚伦·H. Rose, Luke D'Imperio, Chaobin Yang和Jeffrey R. 诺顿.

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——艾德·海沃德|新闻 & 公共事务