Tegenwoordig speelt draadloze communicatie een steeds belangrijkere rol in ons dagelijks leven. Voor toekomstige "freewheeling" draadloze communicatie van de zesde generatie (6G) zijn de hybride communicatiesystemen die de voordelen van zowel optische als draadloze microgolftechnologieën kunnen benutten, van cruciaal belang. De traditionele hybride communicatiesystemen vereisen echter typisch een gecompliceerd relais om meerdere bewerkingen uit te voeren, wat extra hardware/tijd/energiebronnen zal verbruiken.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Light Science &Application , heeft een team van wetenschappers, onder leiding van professoren Wei Xiang Jiang en Tie Jun Cui van State Key Laboratory of Millimeter Waves, School of Information Science and Engineering, Southeast University, China, en collega's een licht-naar-microgolfzender ontwikkeld op het optisch geprogrammeerde, in de tijd variërende meta-oppervlak voor hybride draadloze communicatie. Zo'n metasurface zender is in staat om het lichtsignaal direct om te zetten naar het microgolfdomein, zonder gebruik te maken van een down-conversieproces naar de basisband.

Interessanter is dat een enkel ontworpen lichtsignaal kan worden omgezet in twee microgolfsignalen door gebruik te maken van de dispersie-eigenschappen van het meta-oppervlak. Op basis van de licht-naar-microgolfzender werd een tweekanaals hybride draadloos communicatiesysteem gerealiseerd, dat twee verschillende video's tegelijk kan verzenden door gebruik te maken van een frequentieverdelingsmultiplexing (FDM) -schema. De gerapporteerde methode en techniek zullen nieuwe wegen openen voor het ontwikkelen van goedkope en lage complexiteit hybride communicatiesystemen.

De hybride zender wordt geïmplementeerd door een optisch geprogrammeerd in de tijd variërend meta-oppervlak, dat is geconstrueerd via de heterogene integratie van een snelle en lineaire foto-elektrische detectieschakeling in een reflecterend programmeerbaar meta-oppervlak. Het profiel van het hele platform is ongeveer 2 mm. Met deze hybride integratiestrategie kan het microgolfreflectiespectrum van het meta-oppervlak met hoge snelheid worden gemoduleerd door lichtintensiteit, waardoor de directe licht-naar-microgolfsignaalconversie en -transmissie wordt bereikt. Deze wetenschappers vatten het werkingsprincipe van hun hybride zender samen:

"We ontwerpen een optisch geprogrammeerd in de tijd variërend meta-oppervlak voor drie doeleinden in één:(1) om real-time microgolfmanipulatie uit te voeren door in de tijd variërend lichtsignaal; (2) om de directe licht-naar-microgolfsignaalconversie te realiseren op basis van spectrum controle; (3) om de FDM te implementeren met behulp van de dispersierespons van het meta-oppervlak voor het bereiken van de tweekanaals datatransmissies in een licht-naar-microgolfverbinding."

"Met behulp van de zender bouwen we verder een tweekanaals hybride draadloos communicatiesysteem, waarin twee verschillende video's gelijktijdig en onafhankelijk van de optische zender naar de microgolfontvanger kunnen worden overgedragen. Het hele signaalconversieproces kan volledig worden voltooid op één enkel platform, zonder extra magnetronapparatuur en optische componenten", voegde ze eraan toe.

"De gepresenteerde techniek is in staat om de communicatie met zichtbaar licht en microgolfcommunicatie tegelijkertijd te implementeren, wat zou kunnen worden gebruikt voor sommige typische toepassingen waarbij de twee verschillende communicatieverbindingen vereist zijn. Daarom zou deze doorbraak een nieuwe locatie kunnen openen voor toekomstige multi-domein geïntegreerde en full-spectrum 6G draadloze communicatie", aldus de wetenschappers. + Verder verkennen

Een optisch aangedreven digitaal meta-oppervlak om zichtbaar licht en microgolfcommunicatie te overbruggen