Світло у формі пончика: вчені створили технологію, що може змінити зв’язок майбутнього

Дослідники із Тяньцзіньського університету та Наньянського технологічного університету розробили новий оптичний пристрій, який дозволяє перемикати ультрастабільні світлові патерни та потенційно відкриває нові можливості для бездротових комунікацій наступного покоління, повідомляє ScienceDaily.

Команда науковців представила пристрій, здатний створювати й перемикати два типи вихрового світла — електричний і магнітний. Йдеться про структуровані світлові візерунки, відомі як скірміони. Вони мають форму кільця або пончика та залишаються стабільними навіть під впливом зовнішніх завад, що робить їх перспективними для кодування інформації у майбутніх мережах зв’язку.

За словами авторів, ключова перевага нового рішення — можливість перемикатися між різними режимами світлових сигналів на одній інтегрованій платформі. Така керованість може бути критично важливою для практичних комунікаційних систем, де потрібні стабільність і точність передавання сигналу.

Підписуйтеся на наші соцмережі

Як працює технологія із світлом «пончика»

В основі пристрою — нелінійна метаповерхня, надтонкий матеріал із наноструктурами, який дозволяє маніпулювати світлом нетрадиційними способами. Коли на неї спрямовують надшвидкі інфрачервоні лазерні імпульси з різною поляризацією, вона генерує терагерцові світлові імпульси з різними топологічними властивостями.

Залежно від налаштування поляризації система створює або електричний, або магнітний скірміон. Фактично це працює як перемикач режимів — різні «світлові клавіші» запускають різні конфігурації сигналу.

Щоб перевірити ефективність розробки, дослідники використали надшвидку систему вимірювань, яка дозволила відстежувати розвиток електромагнітного поля в просторі та часі. Вимірювання підтвердили стабільність режимів і точність перемикання між ними.

Як розробка може змінити комунікаційні технології

Терагерцові хвилі розглядають як основу майбутніх комунікаційних технологій, адже вони можуть забезпечити надшвидку передачу даних. Існуючі системи, зазвичай, здатні створювати лише один тип світлового сигналу, що обмежує їхню функціональність. Натомість новий підхід дозволяє формувати складніші сигнали та потенційно підвищити надійність передачі інформації, зокрема в умовах перешкод.

У майбутньому дослідники планують зробити систему компактнішою, стабільнішою та розширити кількість керованих режимів світла. Це може відкрити шлях до нових схем оброблення інформації на основі світла й розвитку терагерцових бездротових мереж.