خط رند ۹۱۲: پژوهشگران دانشگاه تهران موفق به ارائه روش جدیدی برای چرخش و کنترل الکترونیکی پرتو خروجی آنتن های نوری شدند که می تواند در توسعه رادارهای نوری مورد استفاده قرار گیرد.
به گزارش خط رند ۹۱۲ به نقل از دانشگاه تهران، در نتیجه این پژوهش که در قالب رساله دکتری وحید غفاری و به راهنمایی دکتر لیلا یوسفی، دانشیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران انجام شده است، یک سیستم یکپارچه نوری مبتنی بر فراسطح برای چرخش پرتو نوری در فضا طراحی شد.
دکتر لیلا یوسفی درباره ی اهمیت استفاده از چرخش پرتو در باند نوری اظهار داشت: رادار نوری، گونه ای رادار است که در فرکانس های مادون قرمز طراحی می شود و در ساخت خودرو های بدون راننده (خودران)، نمایش هولوگرافیک، سنجش ازراه دور و نقشه برداری سه بعدی به کار می رود. این رادارها برای سنجش موانع پراکنده در فضا، از چرخش نور بهره می گیرند که به طور معمول به روش های مکانیکی به انجام می رسد. روش های مکانیکی سرعت پایین و توان مصرفی بالا دارند. در این پژوهش، با بهره بردن از سیگنال الکتریکی برای چرخش پرتو در فضا، سرعت اسکن افزایش و توان مصرفی کم شده و کل سیستم کنترل پرتو ابعاد بمراتب کوچک تری پیدا کرده است. در این روش جدید، از فراسطح الکتریکی و ماده جدیدی به نام گرافن برای چرخش پرتو استفاده شده است.
سرپرست گروه تحقیقاتی نانوفوتونیک و فرامواد دانشگاه تهران، درباره ی مزایای این روش در مقایسه با سایر روش های چرخش پرتو، توضیح داد: در روش هایی که در سالهای اخیر ارائه شده است، عمدتا از یک فراسطح قابل تنظیم برای چرخش پرتو نوری استفاده می شود. فراسطح، ساختاری متشکل از مجموعه ای از الِمان های کوچک است که سلول واحد نامیده می شوند. نقص این روش ها در آنست که باید مشخصات هر سلول واحد به کمک سیگنال های الکتریکی تغییر کند.
وی افزود: این مساله موجب افزایش تعداد سیگنال های کنترلی برای چرخش پرتو و پیچیدگی زیاد سیستم و افزایش توان مصرفی می شود. بطور مثال اگر در ساختار طراحی شده در این پژوهش از روش های قبلی استفاده می شد، برای اسکن پرتو نوری در فضا، باید نزدیک به سیصد سیگنال کنترلی در اختیار قرار می گرفت؛ در صورتیکه در روش پیشنهادی در این پژوهش، تنها از پنج سیگنال کنترلی برای چرخش پرتو استفاده شده است. این امر در ساده سازی ساختارهای چرخش پرتو بسیار مفید بوده و می تواند بصورت یکپارچه در رادارهای نوری به کار رود.
عضو هیأت علمی دانشگاه تهران اضافه کرد: مهندسی پرتو در این پژوهش با بهره بردن از لنز فراسطح و شکل دهی ساختار هر یک از نانوآنتن های پلاسمونیکی انجام شده است. دستیابی به سرعت بالای چرخش پرتو نیز بوسیله ماده گرافن، که سرعت واکنش بالایی نسبت به سیگنال الکتریکی دارد، ممکن شده است. نتایج این تحقیق در عرصه مخابرات پرسرعت نوری، ادوات با چند نقطه کانونی و ذخیره سازی انرژی محیطی نیز به کار می آید.
یافته های این پژوهش بتازگی در مجله «Scientific Reports» از طرف انتشارات نیچر انتشار یافته و بوسیله پیوند زیر دست یافتنی است:
Integrated optical beam steering device using switchable nanoantennas and a reflective metalens
منبع: خط رند ۹۱۲
