Команда ученых из Университета Цзяотун Сиань в Китае создала инновационное устройство: генератор световых пучков, который не только эффективен, но и дешев, мал по размеру и напечатан на 3D-принтере. Это устройство может генерировать вихревые пучки — тип света, который вращается, что позволяет ему нести гораздо больше информации, чем обычные световые пучки. Это может преобразить беспроводные коммуникации будущего, увеличив их пропускную способность и надежность.
Вызов сетей высокой пропускной способности
Сегодня сети связи, такие как 5G и 6G, должны обрабатывать огромные объемы данных и противостоять помехам. Однако текущие системы для генерации вихревых пучков сталкиваются с проблемами, такими как низкая эффективность и высокие затраты. Этот новый генератор решает многие из этих препятствий, предлагая более экономичное и эффективное решение для передачи данных большой емкости.
Как работает генератор вихревых пучков
Исследователи использовали 3D-печать для создания генератора, который производит вихревые пучки высокой емкости, идеальные для продвинутых коммуникаций. Кроме того, это устройство имеет ключевую особенность: интегрированный фильтр, который помогает усиливать желаемые сигналы и блокировать помехи, обеспечивая таким образом четкую передачу.
Улучшение связности на массовых мероприятиях
Это устройство полезно не только для сетей 5G и 6G, но и для приложений, таких как телеобнаружение и изображение. По словам исследователя Yuanxi Cao, этот генератор может стать ключом к улучшению связности на мероприятиях с большим количеством людей, таких как концерты или спортивные матчи, где традиционные сети перегружены.
Фильтрация усиления для минимизации помех
Генератор, напечатанный на 3D-принтере, оснащен делителем мощности, который распределяет сигнал и устраняет нежелательные частоты. Этот фильтр снижает помехи и делает ненужными другие внешние компоненты. Кроме того, воздушная металлическая структура помогает улучшить эффективность устройства.
Точное функционирование для генерации вихревых пучков
Устройство разделяет входной сигнал на несколько частей и регулирует его фазу для создания вихревого пучка с необходимыми характеристиками. Затем сигналы передаются через серию антенн, расположенных по кругу, для генерации вращающегося светового пучка.
Тестирование и изготовление устройства
Для изготовления устройства исследователи использовали передовую технологию 3D-печати под названием селективное лазерное спекание. Этот процесс позволил создать прототип с очень точными материалами, что обеспечивает его идеальную работу в приложениях высокой частоты.
Перспективные результаты и успешные тесты
Проведенные тесты показали, что генератор вихревых пучков соответствует желаемым стандартам, обеспечивая чистоту сигнала 80% и снижение помех более чем на 30 дБ. Это демонстрирует, что устройство способно передавать сигналы эффективно и без помех.
К более эффективному и доступному будущему
Исследователи работают над дальнейшим улучшением характеристик генератора, с целью оптимизации усиления, эффективности и фильтрации сигналов. В будущем они планируют исследовать новые применения для устройства, такие как коммуникации на более высоких частотах, например терагерцовые. Они также думают о его коммерциализации, что потребует совершенствования 3D-производства для大规模 производства и адаптации к существующим системам.