Prelomový objav zlepší THz zobrazovanie a 6G komunikáciu

Výskumníci z Národného grafénového inštitútu Manchesterskej univerzity predstavili novú triedu rekonfigurovateľných inteligentných povrchov schopných dynamicky formovať terahertzové (THz) a milimetrové (mm) vlny. Tento prelomový objav, podrobne opísaný v článku uverejnenom v časopise Nature Communications, prekonáva dlhodobé technologické prekážky a mohol by pripraviť pôdu pre bezdrôtové technológie 6G a neinvazívne zobrazovacie systémy.

Prelomový objav sa sústreďuje na aktívny priestorový modulátor svetla, povrch s viac ako 300 000 subvlnovými pixelmi, ktorý dokáže manipulovať s THz svetlom pri prenose aj odraze. Na rozdiel od predchádzajúcich modulátorov, ktoré boli obmedzené na demonštrácie v malej mierke, manchesterský tím integroval THz modulátory na báze grafénu s veľkoplošnými poľami tenkovrstvových tranzistorov (thin-film transistor – TFT), čo umožňuje vysokorýchlostné, programovateľné ovládanie amplitúdy a fázy THz svetla na rozsiahlych plochách.

^{Zdroj Foto: University of Manchester}

Výskum demonštruje rôzne možnosti vrátane programovateľných vzorov THz prenosu, riadenia lúča, holografie v odtieňoch sivej a overenia koncepcie jednopixelovej THz kamery. Tieto funkcie sú možné vďaka jemne vyladenému elektrostatickému hradlu grafénu, materiálu, ktorý je známy svojimi jedinečnými elektrickými a optickými vlastnosťami pri terahertzových frekvenciách. 

Architektúra zariadenia tímu podporuje aj dynamické riadenie lúča a generovanie štruktúrovaných THz lúčov nesúcich orbitálny uhlový moment hybnosti, čo sú kľúčové vlastnosti pre pokročilé THz komunikačné systémy. Okrem komunikácie výskumníci predstavili jednopixelovú THz kameru schopnú zobrazovať skryté kovové objekty, čo predstavuje významný pokrok v neinvazívnej kontrole v oblasti bezpečnosti, priemyselného monitorovania a lekárskej diagnostiky.

Tento prístup využíva algoritmy kompresívneho snímania na rekonštrukciu obrazov z modulovaných THz vzorov, čo zdôrazňuje flexibilitu ich programovateľnej platformy. Ďalšie kroky zahŕňajú zvýšenie rýchlosti modulácie a rozšírenie týchto systémov na prevádzku v reflexnom režime na úplné spektroskopické zobrazovanie. Budúca práca sa môže zamerať aj na integráciu tejto platformy s pokročilými systémami formovania lúča a bezdrôtovými technológiami novej generácie 6G.

Zdroj: phys.org.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}