Heijastusten estoa ja yhden kaistan valoviestintää

Huono Wi-Fi-signaali, radiokohina tai huono näkyvyys sumussa – kaikki nämä häiriöt liittyvät aaltojen, kuten näkyvän valon tai mikroaaltosignaalien, taipumiseen ja heijastumiseen lukuisten häiritsevien esteiden takia.

Wienin teknillisen yliopiston ja ranskalaisen Rennesin yliopiston tutkijat ovat nyt yhdessä kehittäneet hämmästyttävän menetelmän, jolla voidaan poistaa aaltoheijastukset kokonaan:

Kehitetty tekniikka käsittää ensin aaltojen lähettämisen erityisen heijastuksenestorakenteen läpi, joka on räätälöity vastaamaan tapaa, jolla aallot normaalisti heijastuisivat esineen etupinnasta. Erityisesti se ei vaadi tietoa kohteen sisäisestä rakenteesta, mikä laajentaa sen mahdollisia sovelluksia.

Menetelmä mahdollistaa räätälöidyn heijastuksenestorakenteen laskemisen. Sen avulla voit esimerkiksi laskea, kuinka seinään lisätään lisäkerros, joka on vain osittain WiFi-signaalia läpäisevä niin, että koko WiFi-signaali voidaan kanavoida seinän läpi ilman heijastuksia.

Tähän asti ei ollut edes teoreettisella tasolla selvää, että tällainen oli edes mahdollista - nyt tutkimusryhmä pystyi esittämään sille konkreettisen laskentamenetelmän ja myös testaamaan sitä menestyksekkäästi kokeissa.

Mikroaaltoja lähetettiin monimutkaisen, häiriöttömän esteiden labyrintti, ja sitten niitä käytettiin juuri tähän. Sopiva heijastuksenestorakenne laskettiin ja asetettiin kokeessa esteiden eteen - itse asiassa heijastus pystyttiin hävittämään lähes kokonaan: mikään aalloista ei palannut puolelta, josta niitä säteilytettiin.

Uusi tekniikka, joka estää täysin aaltojen heijastumisen pinnoilta, voisi parantaa langattoman signaalin vastaanottoa sekä biolääketieteellisiä ja seismologisia kuvantamistekniikoita.

Kiinalaiset tutkijat ovat taasen osoittaneet uuden näkyvän valon viestintäjärjestelmän, joka käyttää yhtä optista polkua monikanavaisen viestintälinkin luomiseen ilmassa. Tätä lähestymistapaa voitaisiin käyttää varaviestintälinkkinä tai Internet of Things -laitteiden yhdistämiseen.

Uusi lähestymistapa perustuu monikvanttikaivoisiin (MQW) III-nitrididiodeihin, jotka voivat lähettää ja havaita valoa samanaikaisesti. Näin ne voivat toimia samanaikaisesti sekä lähettimenä että vastaanottimena valopohjaisessa viestintäjärjestelmässä. Näissä diodeissa on myös erilaisia valon emissio-, siirto-, modulaatio- ja tunnistustoimintoja, jotka tekevät niistä hyödyllisiä tällaisissa sovelluksissa.

Optisten signaalien välinen ylikuulumisen eston tutkijat saavuttivat kokoonpanolla, jossa kaksi sinistä emittoivaa MQW III-nitrididiodia sijoitettiin optisella reitillä kahden vihreän diodin väliin. Diodisirut päällystettiin hajautetulla Bragg-heijastuspinnoitteella (DBR), joka esti sinisen valon ja päästi vihreän valon läpi. Tämä loi vihreän optisen reitin, jossa vihreät diodit toimivat lähettimenä ja vastaanottimena, kun taas sininen valo pysyi sinisen diodin lähetin/vastaanotin parin välissä.

Aiheesta aiemmin:

Yksisuuntainen radiotie synteettisellä Hall-efektillä