Elektrotechnisch onderzoek naar extreem kleine antennes heeft vooruitgang geboekt die een grote impact kan hebben op veilige informatie-uitwisseling, de VS toegang geven tot een frequentieband die geen enkel ander land kan bereiken.

Het Terahertz Imaging and Spectroscopy Lab van professor elektrotechniek Magda El-Shenawee staat bekend om zijn revolutionaire onderzoek naar de detectie van borstkankertumoren met behulp van terahertz-beeldvormingstechnologie. Nutsvoorzieningen, El-Shenawee heeft een paper gepubliceerd waarin wordt gesuggereerd dat terahertz-antennes hun signalen kunnen versterken voor gebruik bij het verzenden van informatie.

haar papier, getiteld "Plasmonic Nanodisk Thin-film Terahertz fotogeleidende antenne, " werd vorige maand gepresenteerd op de internationale conferentie van Antennes and Propagation in Boston. Het onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met TeraView Ltd., een belangrijke fabrikant van terahertz-systemen in het Verenigd Koninkrijk.

Terahertz-antennes zijn klein, slechts een fractie van een millimeter groot. Ter vergelijking, de microgolfantennes die in mobiele telefoons worden gebruikt, zijn meer dan 10 keer zo groot. De nieuw gecreëerde terahertz-antennes hebben onderzoekers over de hele wereld ertoe aangezet om de efficiëntie te verbeteren.

De huidige antennes op de markt bieden een zeer laag vermogen, een fractie van een milliwatt, wat voor sommige toepassingen voldoende is, zoals beeldvorming van borstkanker. Echter, huidige vermogensbeperkingen maken de antenne inferieur voor gebruik in potentiële toepassingen zoals radarsystemen voor defensie en snelle draadloze communicatie.

De uitdaging, El Shenawee zei:is dat de sterkte van een terahertz-golf tijdens het reizen zwakker wordt vanwege de gevoeligheid voor water, inclusief vochtigheid in de lucht. Om de golf grotere afstanden te laten afleggen, de zendende terahertz-antenne moet elektromagnetische golven met een hoger vermogen bij de bron uitstralen.

Het idee van El-Shenawee om de efficiëntie van de terahertz-antenne te verbeteren, omvat het verbeteren van het antennemateriaal en het ontwerp. Ze werkt samen met Hugh Churchill, een materiaalwetenschapper en assistent-professor natuurkunde aan het J. William Fulbright College of Arts and Sciences, en Miaoqing Huang, een universitair hoofddocent informatica aan het College of Engineering.

Het plan van de groep is om superieure terahertz-emissie te bieden op basis van plasmonische dunne-filmapparaatarchitectuur. Vroege resultaten laten een drievoudige toename van het vermogen zien.

De huidige terahertz-antenne van Shenawee is gebouwd met behulp van nanodisk-arrays bovenop een dunne film van een halfgeleider. In dit geval, bij lage temperatuur gekweekte galliumarsenide, een typisch materiaal voor dit type antennes, was gebruikt. De antenne wordt geëxciteerd door femtoseconde laser, met antenne-elektroden die zich onder de halfgeleider bevinden om het in de halfgeleider opgesloten licht en de fotostroom te vergroten, en vandaar de uitgestraalde terahertz-kracht.

Tot dusver, het bereikte vermogen is 3 microwatt, in vergelijking met conventionele antennes die 1 microwatt leveren.

Krachtige terahertz-antennes zoals die voorgesteld door het onderzoek van El-Shenawee hebben toepassingen in draadloze communicatie met hoge snelheidselektronica. El-Shenwaee zei toepassingen in defensiecommunicatie, vooral met betrekking tot betrouwbare overdracht en veilige informatie-uitwisseling, aanzienlijk kan zijn.

"Als we terahertz-antennes kunnen verbeteren door hun uitgangsvermogen te vergroten, de VS een frequentieband gaan gebruiken waarvoor nog geen enkel ander land de technologie heeft, " ze zei.