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新型可调滤波器揭示太赫兹无线通信潜力
发布时间:2024-03-25 12:42:42 阅读:227

来源:(日本)东北大学;太赫兹研发网 余郑璟博士 编译

    太赫兹频率范围内的电磁波为通信以及扫描与成像的高级应用提供了许多优势,但如何真正实现其潜力,却有着诸多的挑战。(日本)东北大学的研究人员通过开发一种用于太赫兹波段信号的新型可调滤波器,成功解决了其中一个关键问题。最近,他们在《光学快报》(Optics Letters)上发表了他们的这一研究成果。

    太赫兹波占据了微波和红外频率之间的电磁频谱区域,其频率比无线电波更高(它具有更短的波长),但比可见光更低。越来越拥挤的无线电波频谱承载着通过WiFi、蓝牙和当前移动电话通信系统传输的大量数据。

    电磁频谱低频部分的信号拥塞是探索太赫兹区域选项的一个重要激励因素。而另一个因素,就是它本身具备支持超高数据传输速率的能力。然而,将太赫兹信号用于常规应用的一个关键挑战,就是看它能否在特定频率下调谐与过滤信号。只有通过滤波才能避免来自期望频带之外的信号的干扰。

    东北大学团队的金森吉明(Yoshiaki Kanamori)表示:“我们已经构建并演示了一种用于太赫兹波的频率可调谐滤波器,它比传统系统实现了更高的传输速率和更好的信号质量,这充分揭示了太赫兹无线通信的潜力。”他还补充表示,这项工作还可以在太赫兹频带之外得到更加广泛的应用。

    这款新型的太赫兹滤波器是基于一台名为法布里•珀罗干涉仪(Fabry-Perot interferometer)的设备。它与所有干涉仪一样,依赖于不同电磁辐射波在反射镜之间反弹和相互作用时所产生的干涉图案。研究人员这次所使用的版本采用了结构精细的光栅作为反射镜之间的材料,其间隙还小于相互作用波的波长。

    光栅能可变拉伸,才能精细控制干涉仪滤波效果所需折射率的微调。只有所需要的频率,才能被传输。因此,通过使用不同的光栅,就可以控制不同的选定频率范围。

    该研究团队还展示了该系统在适用于下一代(6G)手机信号频率上的应用。

    金森吉明还表示:“我们的方法除了在通信系统中可以应用,我们还设想在医学和工业领域中使用相关的扫描和成像技术。”

    太赫兹波在扫描和成像中的一个优点是,它们可以很容易地穿透包括生物组织在内的多种阻挡光通过的材料。这一技术除了在医疗领域的应用,还可以为材料分析、安全系统和制造业中的质量控制提供应用机会。

    金森吉明总结到:“总的来说,我们的工作提供了一种简单且具有成本效益的方法,从而可以过滤和主动控制太赫兹波,这可以促进太赫兹波在许多领域中的应用。”

 
 

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