Добавить новость
ru24.net
News in English
Июль
2024

Nanoscale Device Simultaneously Steers And Shifts Frequency Of Optical Light, Pointing Way To Future Wireless Communication Channels

0

It is a scene many of us are familiar with: You're working on your laptop at the local coffee shop with maybe a half dozen other laptop users—each of you is trying to load websites or stream high-definition videos, and all are craving more bandwidth. Now imagine that each of you had a dedicated wireless channel for communication that was hundreds of times faster than the Wi-Fi we use today, with hundreds of times more bandwidth. That dream may not be far off thanks to the development of metasurfaces—tiny engineered sheets that can reflect and otherwise direct light in desired ways.

In a paper published today in the journalNature Nanotechnology,a team of Caltech engineers reports building such a metasurface patterned with miniscule tunable antennas capable of reflecting an incoming beam of optical light to create many sidebands, or channels, of different optical frequencies.

"With these metasurfaces, we've been able to show that one beam of light comes in, and multiple beams of light go out, each with different optical frequencies and going in different directions," says Harry Atwater, the Otis Booth Leadership Chair of the Division of Engineering and Applied Science, the Howard Hughes Professor of Applied Physics and Materials Science, and senior author on the new paper. "It's acting like an entire array of communication channels. And we've found a way to do this for free-space signals rather than signals carried on an optical fiber."

The work points to a promising route for the development of not only a new type of wireless communication channel but also potentially new range-finding technologies and even a novel way to relay larger amounts of data to and from space.

Going beyond conventional optical elements

Co-lead author on the new paper Prachi Thureja, a graduate student in Atwater's group, says to understand their work, first consider the word "metasurface." The root, "meta," comes from a Greek prefix meaning "beyond." Metasurfaces are designed to go beyond what we can do with conventional bulky optical elements, such as camera or microscope lenses. The multilayer transistor-like devices are engineered with a carefully selected pattern of nanoscale antennas that can reflect, scatter, or otherwise control light. These flat devices can focus light, in the style of a lens, or reflect it, like a mirror, by strategically designing an array of nanoscale elements that modify the way that light responds.

Much previous work with metasurfaces has focused on creating passive devices that have a single light-directing functionality that is fixed in time. In contrast, Atwater's group focuses on what are known as active metasurfaces. "Now we can apply an external stimulus, such as an array of different voltages, to these devices and tune between different passive functionalities," says Jared Sisler, also a graduate student in Atwater's lab and co-lead author on the paper.

In the latest work, the team describes what they call a space-time metasurface that can reflect light in specific directions and also at particular frequencies (a function of time, since frequency is defined as the number of waves that pass a point per second). This metasurface device, the core of which is just 120 microns wide and 120 microns long, operates in reflection mode at optical frequencies typically used for telecommunications, specifically at 1,530 nanometers. This is thousands of times higher than radio frequencies, which means there is much more available bandwidth.

At radio frequencies, electronics can easily steer a beam of light in different directions. This is routinely accomplished by the radar navigation devices used on airplanes. But there are currently no electronic devices that can do this at the much higher optical frequencies. Therefore, the researchers had to try something different, which was to change the properties of the antennas themselves.

Sisler and Thureja created their metasurface to consist of gold antennas, with an underlying electrically tunable semiconductor layer of indium tin oxide. By applying a known voltage profile across the device, they can locally modulate the density of electrons in the semiconductor layer below each antenna, changing its refractive index (the material's light-bending ability). "By having the spatial configuration of different voltages across the device, we can then redirect the reflected light at specified angles in real time without the need to swap out any bulky components," Thureja says.

"We have an incident laser hitting our metasurface at a certain frequency, and we modulate the antennas in time with a high-frequency voltage signal. This generates multiple new frequencies, or sidebands, that are carried by the incident laser light and can be used as high-data-rate channels for sending information. On top of this, we still have spatial control, meaning we can choose where each channel goes in space," explains Sisler. "We are generating frequencies and steering them in space. That's the space-time component of this metasurface."

Looking toward the future

Beyond demonstrating that such a metasurface is capable of splitting and redirecting light at optical frequencies in free space (rather than in optical fibers), the team says the work points to several possible applications. These metasurfaces could be useful in LiDAR applications, the light equivalent of radar, where light is used to capture the depth information from a three-dimensional scene. The ultimate dream is to develop a "universal metasurface" that would create multiple optical channels, each carrying information in different directions in free space.

"If optical metasurfaces become a realizable technology that proliferates, a decade from now you'll be able to sit in a Starbucks with a bunch of other people on their laptops and instead of each person getting a radio frequency Wi-Fi signal, they will get their own high-fidelity light beam signal," says Atwater, who is also the director of the Liquid Sunlight Alliance at Caltech. "One metasurface will be able to beam a different frequency to each person."

The group is collaborating with the Optical Communications Laboratory at JPL, which is working on using optical frequencies rather than radio frequency waves for communicating with space missions because this would enable the ability to send much more data at higher frequencies. "These devices would be perfect for what they're doing," says Sisler.




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Джиган, Artik & Asti и NILETTO спели о худи, а Дина Саева стала новым артистом: в Москве прошел BRUNCH Rocket Group

В Московской области сотрудники Росгвардии провели урок безопасности для школьников

Глава ТПП РФ Сергей Катырин: бизнес предлагает донастроить налоговое законодательство

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Социальный фонд выплатит остатки материнского капитала менее 10 тысяч рублей


В древнейшем пещерном поселении Крыма побывали сотрудники отеля Yalta Intourist

Зоопарк отеля приглашает на день рождения!

10 самых опасных продуктов, которые есть в каждом холодильнике

«Какая же ты худая! Скорее поешь блинчиков!» 6 способов защититься от критики нашего тела и пищевого поведения


Karkala MLA slams Karnataka govt for failing to fund plank installations on Udupi dams

Karachi industrial park to be declared model special economic zone

An Idaho health department isn’t allowed to give COVID-19 vaccines anymore. Experts say it’s a first

‘We do not get to sit this one out’: Oprah delivers powerful election eve speech


KEY CAPITAL: Российские застройщики стали разрабатывать больше масштабных проектов

Терминал «Деловых Линий» в Барнауле переехал на новый адрес

«Ничего, что можно было бы назвать GPT-5» — OpenAI дорабатывает GPT-o1, а GPT-5 не появится в 2024 году

Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70


Nowhere House 1.1.18

Meta-funded regulator for AI disinformation on Meta's platform comes under fire: 'You are not any sort of check and balance, you are merely a bit of PR spin'

Metal Slug Tactics review

Стартовал пробный запуск Castle Doombad: Free To Slay на iOS и Android



Инвестпроекты Арктики составляют пятую часть экономики РФ

«ПЯТИГОРСК» и «СОЮЗ»: две легенды на одной сцене

Глава ТПП РФ Сергей Катырин: бизнес предлагает донастроить налоговое законодательство

Угадать хит и выиграть автомобиль




"Чек Индекс": средний чек на услуги шиномонтажа вырос почти на 20% за год

Собянин утвердил проекты строительства в Гольянове и Бирюлеве Западном

Роснефть нашла способ ускорить мониторинг технологических процессов

Джиган, Artik & Asti и NILETTO спели о худи, а Дина Саева стала новым артистом: в Москве прошел BRUNCH Rocket Group


Гораздо лучше, чем кофе: почему чай иногда так бодрит

Госинспекция по недвижимости остановила возведение самостроя на севере Москвы

В Подмосковье провели мастер-класс для детей «Животные»

Умер директор первого советского фильма-катастрофы «Экипаж» Борис Криштул


Уверенная победа зафиксирована на Итоговом турнире WTA с участием Рыбакиной

Медведев обошел Джоковича в рейтинге АТР

Борис Беккер поддержал Хачанова после его слов о поведении Умбера на «Мастерсе» в Париже

Вместо Джоковича на Итоговый турнир ATP поедет Андрей Рублев


«Без тебя я умираю»: что происходит с дочерью Любови Успенской после побега

Слуцкий: Ленина пора захоронить рядом с его матерью, как он сам хотел

Госинспекция по недвижимости остановила возведение самостроя на севере Москвы

В Подмосковье провели мастер-класс для детей «Животные»


Музыкальные новости

Музыкальный менеджер. Менеджер музыкальной группы. Музыкальный менеджер директор.

В Улан-Удэ состоялась презентация проекта «Сила родной земли. Песни о вечном»

«Было весело»: Тимати раскрыл неожиданную правду о вечеринках P. Diddy

«Месячный оклад»: Цискаридзе назвал цены на билеты в театры ненормальными



В Московской области сотрудники Росгвардии провели урок безопасности для школьников

Более 511,3 тысячи семей Московского региона получили сертификаты на материнский капитал в проактивном формате

Глава ТПП РФ Сергей Катырин: бизнес предлагает донастроить налоговое законодательство

Угадать хит и выиграть автомобиль


Стартовал пробный запуск Castle Doombad: Free To Slay на iOS и Android

Сергей Собянин: Новая станция ускорит развитие района

Пока в Якутии была ночь: поражение Харрис, новая мошенническая схема, вирус Коксаки в регионах РФ

Джиган, Artik & Asti и NILETTO спели о худи, а Дина Саева стала новым артистом: в Москве прошел BRUNCH Rocket Group


Угадать хит и выиграть автомобиль

Поставки подержанных авто из Японии, Китая и Кореи в Россию – что выбрать?

Минтранс Подмосковья: подготовку подвижного состава к зиме завершили на МЖД

В Москве выставлен на продажу "Иж Планета" за 700 тыс. рублей


Заместитель управляющего Отделением Фонда пенсионного и социального страхования Российской Федерации по г. Москве и Московской области Алексей Путин: «Клиентоцентричность - наш приоритет»

Путин дал команду на спуск на воду атомного ледокола «Чукотка»

Совфед рассмотрит договор о стратегическом партнерстве между Россией и КНДР

Путин присвоил экс-заммэра Москвы Ресину звание Героя Труда


«Образовать традицию»: психолог Фомин рассказал, как сохранить дружбу на всю жизнь




Коксаки не вызывали // “Ъ” прошел по следам энтеровирусной инфекции

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области напоминает: Отделение СФР предоставило 11 жителям региона с нарушениями зрения собак-поводырей

Минимум в 9 регионах России пожаловались на заболевание, похожее на вирус Коксаки

"Известия": вирус Коксаки подозревают у детей в девяти регионах России


СМИ: в Киеве придумали схему, как при Трампе закрыть кейс «курской операции»

Рогов: окружение Зеленского в панике из-за победы Трампа


«Динамо» Москва — «Витязь» — 4:3. Видеообзор матча КХЛ

Хватило на час: хоккейная «Волга» начала чемпионат с поражения в Москве

Енот Шоня из мультсериала «Команда МАТЧ» посетил матч ЦСКА – «Спартак»

Что случилось в Ростове 7 ноября


Пресс-секретарь Лукашенко раскрыла Life.ru, каким Белоруссия видит будущее после выборов в США

В Мордовии подписан ряд новых соглашений с белорусскими партнерами

Пресс-секретарь Лукашенко Эйсмонт: разрядка Вашингтона с Минском и Москвой выгодна США

Лукашенко назвал «ярого капиталиста» Трампа победителем президентских выборов в США



Собянин утвердил проекты строительства в Гольянове и Бирюлеве Западном

Сергей Собянин: Новая станция ускорит развитие района

Собянин: Территории городских вокзалов МЦД благоустраивают по единому стандарту

Собянин: Победители и призеры XVII летних Паралимпийских игр в Париже получат призовые от Москвы


Музей Транспорта Москвы покажет электромобиль Атом с уникальным дизайном от художника

Школьникам расскажут о правилах безопасности в Сети на «Цифровом ликбезе»

В Москве покажут электромобиль, защищённый шлюзом безопасности Kaspersky

От первого сервера до цифровой экосистемы. Узнай историю ИТ-проектов Москвы


Гораздо лучше, чем кофе: почему чай иногда так бодрит

Умер директор первого советского фильма-катастрофы «Экипаж» Борис Криштул

Недовольную ночной торговлей алкоголем женщину в Красногорске избили мигранты

«Без тебя я умираю»: что происходит с дочерью Любови Успенской после побега


Перформанс открыл фестиваль современного танца в Архангельске

День народного единства - кого и с кем? Мысли из Архангельска

Межрегиональный форум «Дни ритейла в Беломорье» пройдет в Архангельске

В Краснодарском крае ищут виновных в повреждении 53 могил на кладбище


Вечер-посвящение «Верит в быль и верит в небыль бескорыстная душа»

Литературно-музыкальный час «А жизнь, как песня…».

Клубный дом "Моне" - жилой комплекс, вдохновленный искусством

«Динамика стоимости лота дрогнула и ушла в минусовую зону». В октябре 2024 года цены на квартиры в Севастополе гораздо выше, чем в Симферополе


Депутат ГД с Алтая призвала женщин отказаться от дутых губ и отношений с папиками

В Подмосковье провели мастер-класс для детей «Животные»

В России на 50% выросло количество ДТП с участием электросамокатов

Госинспекция по недвижимости остановила возведение самостроя на севере Москвы












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
WTA

Корнеева проиграла Сёнмез и не смогла выйти в финал турнира WTA в Мериде






Слуцкий: Ленина пора захоронить рядом с его матерью, как он сам хотел

Число кредитов на строящееся жилье упало на 67% после отмены льготной ипотеки

Собянин утвердил проекты строительства в Гольянове и Бирюлеве Западном

Недовольную ночной торговлей алкоголем женщину в Красногорске избили мигранты