Ein Team von Wissenschaftlern der Xi'an Jiaotong-Universität in China hat eine innovative Erfindung geschaffen: einen Generator für Lichtstrahlen, der nicht nur effizient, sondern auch günstig und klein ist und per 3D-Druck hergestellt wurde. Dieses Gerät kann Wirbelstrahlen erzeugen, eine Art von Licht, das rotiert und dadurch viel mehr Informationen tragen kann als konventionelle Lichtstrahlen. Dies könnte die drahtlosen Kommunikationssysteme der Zukunft transformieren, indem es ihre Kapazität und Zuverlässigkeit erhöht.
Die Herausforderung der Netzwerke mit hoher Kapazität
Heutzutage müssen Kommunikationsnetzwerke wie 5G und 6G massive Datenmengen bewältigen und Störungen widerstehen. Allerdings stoßen die aktuellen Systeme zur Erzeugung von Wirbelstrahlen auf Probleme wie geringe Effizienz und hohe Kosten. Dieser neue Generator löst viele dieser Hindernisse und bietet eine kostengünstigere und effizientere Lösung für die Übertragung von Daten mit hoher Kapazität.
So funktioniert der Wirbelstrahlen-Generator
Die Forscher haben den 3D-Druck genutzt, um einen Generator zu schaffen, der Wirbelstrahlen mit hoher Kapazität erzeugt, ideal für fortschrittliche Kommunikationen. Zudem verfügt dieses Gerät über eine Schlüsselmerkmal: einen integrierten Filter, der gewünschte Signale verstärkt und Störungen blockiert, um so eine klare Übertragung zu gewährleisten.
Verbesserung der Konnektivität bei Massenevents
Dieses Gerät ist nicht nur nützlich für 5G- und 6G-Netzwerke, sondern auch für Anwendungen wie Fernerkundung und Bildgebung. Laut dem Forscher Yuanxi Cao könnte dieser Generator entscheidend sein, um die Konnektivität bei Events mit hoher Besucherzahl wie Konzerten oder Sportereignissen zu verbessern, wo traditionelle Netzwerke überlastet sind.
Gewinnfilterung zur Minimierung von Störungen
Der 3D-gedruckte Generator verfügt über einen Leistungsteiler, der das Signal verteilt und unerwünschte Frequenzen eliminiert. Dieser Filter reduziert Störungen und macht externe Komponenten überflüssig. Darüber hinaus verbessert die luftgefüllte Metallstruktur die Effizienz des Geräts.
Präzise Funktionsweise zur Erzeugung von Wirbelstrahlen
Das Gerät teilt das Eingangs信号 in mehrere Teile auf und passt seine Phase an, um den Wirbelstrahl mit den erforderlichen Eigenschaften zu erzeugen. Anschließend werden die Signale durch eine kreisförmig angeordnete Antennenreihe übertragen, um den rotierenden Lichtstrahl zu generieren.
Tests und Fertigung des Geräts
Um das Gerät herzustellen, nutzten die Forscher eine fortschrittliche 3D-Drucktechnologie namens selektive Laserschmelzfusion. Dieser Prozess ermöglichte die Erstellung eines Prototyps mit hochpräzisen Materialien, was seinen optimalen Betrieb in Hochfrequenzanwendungen gewährleistet.
Vielversprechende Ergebnisse und erfolgreiche Tests
Die durchgeführten Tests zeigten, dass der Wirbelstrahlen-Generator die gewünschten Standards erfüllt, mit einer Signalreinheit von 80% und einer Reduktion der Störungen um mehr als 30 dB. Dies beweist, dass das Gerät Signale effizient und störungsfrei übertragen kann.
Auf dem Weg zu einer effizienteren und zugänglicheren Zukunft
Die Forscher arbeiten daran, die Leistung des Generators weiter zu verbessern, mit dem Ziel, Gewinn, Effizienz und Signal filtering zu optimieren. In Zukunft planen sie, neue Anwendungen für das Gerät zu erkunden, wie Kommunikationen bei höheren Frequenzen, z. B. Terahertz. Sie denken auch an eine Kommerzialisierung, was die Perfektionierung der 3D-Fertigung für eine Großserienproduktion und Anpassung an bestehende Systeme erfordern wird.