ENG: Imagine working in a coffee shop filled with people using laptops, all trying to load websites or stream videos, and struggling for enough bandwidth. Now, envision a future where each person has a dedicated wireless channel that is hundreds of times faster than today’s Wi-Fi and offers significantly more bandwidth. This future may soon be reality due to the development of metasurfaces—tiny, engineered sheets that can manipulate light in specific ways.
A recent paper in Nature Nanotechnology by Caltech engineers details the creation of a metasurface with tunable antennas. These antennas can reflect an incoming optical light beam to generate multiple channels of different optical frequencies. According to senior author Harry Atwater, the device functions like an array of communication channels, each directing beams of light at various frequencies and directions. This innovation could transform how we handle free-space signals, making them more efficient and versatile.
This breakthrough suggests new possibilities for wireless communication channels and range-finding technologies. Unlike traditional optical elements, these metasurfaces are dynamic and can be adjusted to perform different functions. The team’s space-time metasurface, which is just 120 microns wide, operates at optical frequencies used in telecommunications. By applying voltage signals to modulate the antennas, the device can create multiple new frequencies and steer them in space. This could lead to high-data-rate communication channels and advancements in LiDAR and space communication technologies.
RO: Imaginează-ți că lucrezi într-o cafenea plină de oameni care folosesc laptopuri, toți încercând să încarce site-uri web sau să transmită videoclipuri și luptându-se pentru suficientă lățime de bandă. Acum, imaginează-ți un viitor în care fiecare persoană are un canal wireless dedicat, de sute de ori mai rapid decât Wi-Fi-ul de astăzi și care oferă semnificativ mai multă lățime de bandă. Acest viitor ar putea deveni realitate datorită dezvoltării metasuprafețelor — foițe minuscule, proiectate special pentru a manipula lumina în moduri specifice.
Un articol recent publicat în Nature Nanotechnology de către inginerii de la Caltech detaliază crearea unei metasuprafețe cu antene reglabile. Aceste antene pot reflecta un fascicul de lumină optică pentru a genera multiple canale de diferite frecvențe optice. Potrivit autorului principal Harry Atwater, dispozitivul funcționează ca un set de canale de comunicare, fiecare direcționând fascicule de lumină la diferite frecvențe și direcții. Inovația ar putea transforma modul în care gestionăm semnalele în spațiu liber, făcându-le mai eficiente și versatile.
Această descoperire sugerează noi posibilități pentru canale de comunicare wireless și tehnologii de măsurare a distanței. Spre deosebire de elementele optice tradiționale, aceste metasuprafețe sunt dinamice și pot fi ajustate pentru a îndeplini funcții diferite. Metasuprafața spațio-temporală a echipei, care are doar 120 de microni lățime, funcționează la frecvențe optice utilizate în telecomunicații. Prin aplicarea unor semnale de tensiune pentru a modula antenele, dispozitivul poate crea multiple frecvențe noi și le poate direcționa în spațiu. Aceasta ar putea duce la canale de comunicație cu rată mare de date și la avansuri în tehnologiile LiDAR și de comunicații spațiale.
Source (Caltech, “Nanoscale Device Simultaneously Steers and Shifts Frequency of Optical Light, Pointing the Way to Future Wireless Communication Channels”, 24.07.2024)
Paper: Sisler, J., Thureja, P., Grajower, M.Y., Sokhoyan, R., Huang, I. and Atwater, H.A., 2024. Electrically tunable space–time metasurfaces at optical frequencies. Nature Nanotechnology, pp.1-8.
