La plataforma digital interrogada ópticamente (OIDP) propuesta y su desempeño. a, B, Distribuciones de intensidad de campo eléctrico simuladas del componente Ey en el plano y – z a 5,8 GHz para el caso no oculto (a) y el caso oculto (b). C, D, Distribuciones de intensidad simuladas de la componente del campo eléctrico Ey en el plano y – z a 6.5 GHz de la metasuperficie (c) y el objetivo (d). mi, F, Rayos de vórtice 3D simulados con modos l =1 (e) e I =−2 (f) a 6,5 GHz. gramo, h, Distribuciones de fase simuladas de la componente de campo eléctrico Ey en el plano x – y de haces de vórtice con modos l =1 (g) y −2 (h). I, j, Fotografías de la metasuperficie programable superior (i) y la matriz de OINs inferior (j). k, Fotografía de la configuración de medición de microondas. yo Patrones de dispersión 2D medidos y simulados para el caso sin ocultar, caja envuelta y placa de cobre a 5,8 GHz. metro, Patrones de dispersión 2D medidos y simulados de la metasuperficie plana y la escalera de destino a 6,5 GHz, respectivamente. norte, o, Patrones de dispersión 2D medidos y simulados de los haces de vórtice con modos l =1 (n) y -2 (o) a 6,5 GHz. Crédito:Zhang et al.
Codificación, digital, y las metasuperficies programables son superficies diseñadas que se pueden utilizar para manipular ondas electromagnéticas, presentado por primera vez por el profesor Tie Jun Cui y sus colegas en 2014. Debido a sus muchas características ventajosas, estas estructuras artificiales se han convertido recientemente en el foco de una serie de estudios de investigación.
Además de darse cuenta de las funciones para las que están programados, Las metasuperficies programables pueden controlar las ondas electromagnéticas y la información digital simultáneamente. Esta característica única les permite actuar como un puente entre los mundos físico y digital. A pesar de esta calidad favorable, la mayoría de la codificación, Las metasuperficies digitales y programables desarrolladas hasta ahora son bastante complejas y requieren una gran cantidad de componentes de hardware voluminosos.
Investigadores de la Universidad del Sudeste de China han desarrollado recientemente una nueva metasuperficie digital impulsada ópticamente que se puede programar para implementar funciones electromagnéticas. La estructura que crearon, presentado en un artículo publicado en Electrónica de la naturaleza , podría ayudar a los investigadores a superar algunas de las limitaciones de las metasuperficies digitales introducidas en estudios anteriores.
"La mayoría de las metasuperficies programables y de codificación digital existentes requieren cables eléctricos, circuitos de control complejos y fuentes de alimentación voluminosas, "Wei Xiang Jiang, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo a TechXplore. "Para resolver el problema, tratamos de encontrar una manera de eliminar estos cables eléctricos y circuitos de control complejos ".
En 2015, Jiang y sus colegas fabricaron un dispositivo de CC de transformación con control de luz basado en una red de resistencias, incrustado con resistencias semiconductoras sensibles a la luz. En su nuevo estudio, utilizaron el mismo concepto de control de luz en el núcleo de este dispositivo para diseñar y realizar una metasuperficie programable impulsada ópticamente.
"Los principales objetivos de nuestro trabajo fueron eliminar la diafonía entre la señal de CC y la señal de microondas, y realizar meta-sistemas programables remotos sin contacto, "Wei Xiang dijo." Para realizar una función específica, primero tenemos que diseñar patrones de iluminación de luz visible, que se convertirá en los voltajes polarizados a los elementos de metasuperficie por la red de interrogación óptica. Luego, la metasuperficie generará distribuciones de fase de reflexión de microondas específicas y realizará diferentes funciones de manera programable ".
La estructura artificial impulsada ópticamente desarrollada por Wei Xiang y sus colegas tiene subarreglos de 6 x 6, cada uno contiene 4 x 4 elementos de metasuperficie basados en varactores electrónicos. Estos elementos se combinan con una red óptica hecha de fotodiodos que pueden convertir patrones de luz visible en voltajes y finalmente producir distribuciones de fase de reflexión de microondas específicas.
En contraste con las metasuperficies digitales y programables introducidas en estudios anteriores, la nueva metasuperficie puede operar dentro de una amplia gama de anchos de banda y se puede programar de forma remota. Esto significa que no requiere cables ni otras fuentes de energía voluminosas.
"Las características más importantes de nuestro sistema programable incluyen peso ligero, talla pequeña, y sintonización inalámbrica, "Wei Xiang explicó." Además, podemos usar la intensidad de la luz para controlar la fase de microondas, lo que podría ser valioso en el desarrollo de dispositivos y sistemas híbridos electrónico-fotónicos para sistemas electrónicos y de comunicación más avanzados ".
El sistema de conducción óptica propuesto por este equipo de investigadores puede, en última instancia, servir de puente entre la luz visible y las comunicaciones por microondas. En el futuro, podría permitir el desarrollo de un encendedor, dispositivos electrónicos y de comunicación más avanzados.
Hasta aquí, Wei Xiang y sus colegas han demostrado las capacidades de su metasuperficie programándola para realizar tres funciones clave:encubrimiento externo, espejismo, y generación dinámica de haces de vórtice. Sin embargo, la misma estructura también podría programarse potencialmente para una variedad de otras aplicaciones.
"Ahora estamos planeando comenzar a investigar un sistema de comunicación híbrido de luz visible y microondas basado en la metasuperficie programable impulsada ópticamente que puede convertir la señal de luz en la señal de microondas, "Añadió Wei Xiang.
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