Новое устройство, созданное исследователями из Техасского университета в Остине, может преодолевать такие проблемы, как плохая погода, и обеспечивать более безопасную и надежную связь. Это может помочь военным связям в сложных областях, улучшить способность беспилотных автомобилей видеть окружающую среду и ускорить беспроводную передачу данных для потенциальных сетей 6G.
Рэй Чен, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники инженерной школы Кокрелла и руководитель проекта, сравнил телевизионные спутниковые антенны, которые гаснут или становятся нечеткими в плохую погоду. То же самое может случиться с коммуникационными технологиями, и это проблема, которую Чен хочет решить.
Устройство Чена работает в области светового спектра – средней инфракрасной, что позволяет сигналу проходить сквозь облака, дождь и другую погоду, чтобы добраться до намеченной цели, не теряя значительного количества света.
«Низкие световые потери означают, что сигнал может распространяться дальше и через земную атмосферу с лучшей целостностью и меньшим энергопотреблением», – сказал Чен.
Результаты Чена были недавно опубликованы в журнале Optica.
погодозащищенная связь; погодозащищенный чип Устройство представляет собой чип из фосфида индия, способный управлять лучом, перенаправляя свет в направлении определенной цели.
Эта концепция позволяет передавать сигнал более точно, чем другие методы, уменьшая помехи и экономя электроэнергию.
Однако управление лучом имеет свои недостатки, которые сдерживают массовое внедрение; а именно, что устройства могут отражать свет только в узких направлениях.
Чен сравнивает его с человеком с плохим периферическим зрением.
Однако устройство Чена имеет гораздо более широкие углы поворота рулевого света, увеличивая диапазон примерно на 30 градусов по сравнению с другими вариантами, без движущихся частей или боковых лепестков света, которые расходятся в разных направлениях и снижают эффективность.
«Чтобы управление лучом было безопасным, вы хотите иметь полный обзор, вы не хотите иметь кучу слепых зон», – сказал Чен.
Многие беспилотные автомобили оснащены технологией обнаружения света и дальности (LIDAR), которая может определять окружающую среду вокруг них. Как правило, они имеют форму больших устройств, прикрепленных к крыше автомобилей с помощью вращающихся массивов.
По словам Чена, устройства LIDAR должны вращаться из-за ограниченного поля зрения. И всякий раз, когда вы полагаетесь на движущуюся деталь, есть риск того, что она сломается. Созданный Ченом чип не требует движущихся частей из-за более широкого поля зрения. А меньшее количество слепых зон в технологии повышает безопасность в ситуациях, когда кратковременные ошибки могут оказаться опасными.
Чипы могут быть интегрированы во все: от военных машин и спутников до небоскребов. Чен работает над внедрением искусственного интеллекта в устройство для изучения окружающей среды. Средняя инфракрасная область – это часть светового спектра, которую люди не могут видеть без вспомогательных средств, таких как очки ночного видения, но устройства в этом диапазоне могут улавливать такие вещи, как утечки газа и выбросы дымовых труб.
В больших городах, где нецелесообразно копать глубоко под землей для прокладки оптоволоконных кабелей, эти устройства могут увеличить скорость интернета.
Размещение их на небоскребах может обеспечить оптическую связь в свободном пространстве, технологию, которая позволяет беспроводным данным перемещаться по воздуху с использованием света.
Следующий большой шаг Чена в проекте включает полевые испытания устройства и доработку его упаковки, чтобы его можно было использовать в оптических коммуникациях в свободном пространстве.
Финансирование проекта поступило от Управления военно-морских исследований и Исследовательской лаборатории ВВС.