近日，美國(guó)加州理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱(chēng)，他們構(gòu)建了一種超表面，上面布滿微型可調(diào)天線，能夠反射入射的光束：一束光進(jìn)入，多束光出去，每束光都有不同的頻率并朝著不同的方向傳播。這是一種處理自由空間信號(hào)而非光纖信號(hào)的新方法，可創(chuàng)建許多不同光頻率的邊帶或通道。相關(guān)研究成果以《Electrically tunable space–time metasurfaces at optical frequencies》為題發(fā)表在近期的《自然·納米技術(shù)》雜志上。

當(dāng)很多人共用同一個(gè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)出現(xiàn)延遲或卡頓。但如果每個(gè)人都有一個(gè)專(zhuān)用的無(wú)線通信通道，將比我們今天使用的Wi-Fi快數(shù)百倍，帶寬也提高數(shù)百倍。新研究不僅有望用于開(kāi)發(fā)新型無(wú)線通信信道，甚至為開(kāi)發(fā)新的測(cè)距技術(shù)，或者向太空傳輸大量數(shù)據(jù)開(kāi)辟了新途徑。

研究人員構(gòu)建了一種超表面，這種超表面布滿微型可調(diào)天線，能夠反射入射光束，從而創(chuàng)建許多不同光頻率的邊帶或通道。

研究團(tuán)隊(duì)表示，設(shè)計(jì)超表面是希望其可以超越傳統(tǒng)光學(xué)元件（如相機(jī)或顯微鏡鏡頭）所能達(dá)到的效果。這種多層晶體管狀設(shè)備被稱(chēng)為“時(shí)空超表面”，采用精心選擇的納米級(jí)天線圖案設(shè)計(jì)，改變光線的響應(yīng)方式，可以反射、散射或以其他方式控制光線，例如向特定方向、以特定頻率反射光線。

該設(shè)備的核心寬度和長(zhǎng)度均為120微米，在光頻下以反射模式運(yùn)行時(shí)所使用的光波波長(zhǎng)為1530納米，比無(wú)線電波的頻率高數(shù)千倍，這意味著可用帶寬要大得多。

研究團(tuán)隊(duì)表示，這些超表面或可用于激光雷達(dá)領(lǐng)域，其中光可用于捕獲三維場(chǎng)景的深度信息。團(tuán)隊(duì)最終目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出一種“通用超表面”，該表面能夠在自由空間中創(chuàng)建多個(gè)光學(xué)通道，每個(gè)通道都以不同的方向傳輸信息。他們?cè)O(shè)想，未來(lái)當(dāng)許多人在同一個(gè)咖啡館用筆記本電腦時(shí)，每個(gè)人將不再接收無(wú)線Wi-Fi信號(hào)，而是接收各自的高保真光束信號(hào)，再也不用擔(dān)心網(wǎng)速問(wèn)題。

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