ナノスケール・デヴァイスが光学光の周波数シフトを同時に制御、将来の無線通信チャネルへの道を指し示す(Nanoscale Device Simultaneously Steers and Shifts Frequency of Optical Light, Pointing the Way to Future Wireless Communication Channels)

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2024-07-24 カリフォルニア工科大学(Caltech)

カルテックのエンジニアチームは、メタサーフェスと呼ばれる微小なアンテナを持つシートを開発しました。これにより、一つの光ビームが複数の周波数と方向に分岐し、数百倍の帯域幅を提供します。この技術は、従来の光学素子を超えて、無線通信やリダール技術、さらには宇宙とのデータ通信に応用できる可能性があります。最終的には、スターバックスなどのカフェで、個々のユーザーが独自の高品質な光ビーム信号を受信できる未来が期待されています。この研究は『Nature Nanotechnology』誌に発表されました。

<関連情報>

光周波数で電気的に調整可能な時空間メタサーフェス Electrically tunable space–time metasurfaces at optical frequencies

Jared Sisler,Prachi Thureja,Meir Y. Grajower,Ruzan Sokhoyan,Ivy Huang & Harry A. Atwater
Nature Nanotechnology   Published:24 July 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-024-01728-9

ナノスケール・デヴァイスが光学光の周波数シフトを同時に制御、将来の無線通信チャネルへの道を指し示す(Nanoscale Device Simultaneously Steers and Shifts Frequency of Optical Light, Pointing the Way to Future Wireless Communication Channels)

Abstract

Active metasurfaces enable dynamic manipulation of the scattered electromagnetic wavefront by spatially varying the phase and amplitude across arrays of subwavelength scatterers, imparting momentum to outgoing light. Similarly, periodic temporal modulation of active metasurfaces allows for manipulation of the output frequency of light. Here we combine spatial and temporal modulation in electrically modulated reflective metasurfaces operating at 1,530 nm to generate and diffract a spectrum of sidebands at megahertz frequencies. Temporal modulation with tailored waveforms enables the design of a spectrum of sidebands. By impressing a spatial phase gradient on the metasurface, we can diffract selected combinations of sideband frequencies. Combining active temporal and spatial variation can enable unique optical functions, such as frequency mixing, harmonic beam steering or shaping, and breaking of Lorentz reciprocity.

0404情報通信
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