新型可調(diào)諧濾波器揭示太赫茲無線通信的潛力

太赫茲頻率范圍內(nèi)的電磁波在通信和掃描成像的高級(jí)應(yīng)用中具有許多優(yōu)勢(shì)，但實(shí)現(xiàn)其潛力仍面臨挑戰(zhàn)。東北大學(xué)的研究人員通過開發(fā)一種新型的可調(diào)諧濾波器來解決太赫茲波段信號(hào)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。他們將研究成果發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)》雜志上。

太赫茲波占據(jù)了介于微波和紅外頻率之間的電磁波譜區(qū)域。它們具有比無線電波更高的頻率（更短的波長(zhǎng)），但比可見光頻率低。日益擁擠的無線電波譜承載著由WiFi、藍(lán)牙和當(dāng)前移動(dòng)電話（手機(jī)）通信系統(tǒng)傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)。

電磁頻譜低頻部分的信號(hào)擁塞是探索太赫茲區(qū)域的選擇的一個(gè)誘因。另一個(gè)誘因是支持超高數(shù)據(jù)傳輸速率的能力。然而，將太赫茲信號(hào)用于常規(guī)應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是能夠調(diào)整和過濾特定頻率的信號(hào)。需要過濾以避免來自所需頻帶之外的信號(hào)的干擾。

東北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的吉明尚樹（Yoshiaki Kanamori）表示：“我們構(gòu)建并演示了一種太赫茲波的頻率可調(diào)濾波器，其傳輸速率和信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，展示了太赫茲無線通信的潛力。這項(xiàng)工作還可以在太赫茲頻段之外得到更廣泛的應(yīng)用�！�

這種新型的太赫茲濾光片基于一種名為法布里-珀羅干涉儀的裝置，該裝置與所有干涉儀一樣，依賴于不同電磁輻射波在鏡子之間反射時(shí)相互作用的干涉模式。研究人員的版本使用精細(xì)結(jié)構(gòu)的光柵，其間隙小于相互作用波的波長(zhǎng)，作為鏡子之間的材料。

光柵的可變拉伸允許對(duì)它們的折射率進(jìn)行精細(xì)控制，這是調(diào)節(jié)干涉儀的濾波效果所必需的。這僅允許傳輸所需的頻率。使用不同的光柵可以控制不同的選定頻率范圍。

該團(tuán)隊(duì)展示了他們的系統(tǒng)在適用于下一代（6G）手機(jī)信號(hào)的頻率上的應(yīng)用。

Kanamori說：“除了我們的方法在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用外，我們還設(shè)想將其用于醫(yī)學(xué)和工業(yè)的掃描和成像技術(shù)�！�

太赫茲波在掃描和成像方面的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，它們可以很容易地穿透阻擋光通過的材料，包括生物組織。除了醫(yī)學(xué)應(yīng)用外，這還可以為材料分析、安全系統(tǒng)和制造質(zhì)量控制提供機(jī)會(huì)。

Kanamori總結(jié)道：“總的來說，我們的工作提供了一種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)有效的方法來過濾和主動(dòng)控制太赫茲波，這可以促進(jìn)它們?cè)谠S多應(yīng)用中的使用�！�

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