Прехвърлят повече данни чрез светлина по нов начин

Мултиплексирани антени излъчват кохерентна светлина с орбитални ъглови моменти (OAM)
(илюстрация: Kanté Group, UC Berkeley)

Усъвършенствани антени, съставени от тънки концентрични пръстени, могат да генерират дискретни усукващи се лазерни лъчи. С тяхна помощ учените увеличават многократно обема на данните, предавани с помощта на оптични генератори.

Съвременните методи за предаване на сигнали с помощта на електромагнитни вълни достигат своите граници. Така например, днес е много трудно да се намери свободна радиочестота – всички те са заети от радиостанции или комуникационни канали на различни услуги. Ако в комуникационните технологии се използва още една характеристика на вълните – поляризацията, тогава обемът на предаваната информация може значително да се увеличи.

Киноиндустрията се възползва от това предимство, когато създава 3D филми – носейки специални 3D очила, зрителите получат два комплекта сигнали – по един за всяко око, което създава стереоскопичен ефект и илюзия за триизмерност на обектите на екрана. Но освен честотата и поляризацията, електромагнитното излъчване има и орбитален ъглов момент. Физиците решават да използват този параметър, за да създадат предаватели от ново поколение.

За да контролират това свойство на радиацията, учените от Калифорнийския университет, Бъркли, са разработили специални топологични антени. Физиците използват литография с електронен лъч, за да създадат мрежеста повърхност върху пластина от полупроводников индий галиев арсенид фосфид. След това учените фиксират мрежестата структура и нанасят отгоре тънък слой от итриево-железен гранат.

Структурата на мрежата е необходима за образуване на квантови ями за улавяне на фотони. Попадайки в такива „капани”, леките частици губят енергия и вече не могат да излязат от тях. Също така атомната структура на устройството прави възможен фотонния квантов ефект на Хол, който позволява на фотоните да се движат, когато са изложени на магнитно поле, и може да накара светлината да се движи в кръг само в една посока.

Прилагайки магнитно поле, перпендикулярно на синтезираната пластина, изследователите успешно генерират три лазерни лъча, които се движат по кръгови орбити над повърхността. Използвайки орбиталния ъглов момент на тези лъчи, учените могат да кодират огромни количества информация чрез електромагнитно лъчение.