崔铁军院士团队在人工表面等离激元方面取得重要进展

发布者:孙威发布时间:2020-07-09浏览次数:827

一直以来,分辨亚波长间距信号并进行高质量传输吸引着不同领域研究者们的广泛关注,在光子学、超分辨率成像、密集通信等领域都发挥着重要的作用。伴随着未来通信系统集成化程度越来越高,密集布线、共形传输等问题越发突出,且电磁环境的日益复杂,都对亚波长间距信号的高质量传输提出了更大的挑战。然而传统解决方案在非视距传输的情况下,传输鲁棒性差,信号间串扰严重,难以满足系统发展需求。因此如何实现亚波长间距信号的非视距、高质量传输仍是一个急需解决的难题。

近日,东南大学崔铁军院士研究团队和西班牙马德里自治大学Francisco J. Garcia-Vidal教授合作,提出、设计并实现了一种基于人工表面等离激元超材料技术的亚波长间距信号无线通信系统级解决方案。利用该人工表面等离激元系统,可以高质量地实现亚波长间距信号的非视距无线通信,解决了传统技术中亚波长间距信号抗干扰能力弱的难题,为高度集成化的密集非视距无线通信技术发展提出了全新的解决思路。相关研究成果以A plasmonic route for the integrated wireless communication of subdiffraction-limited signals为题发表在Light: Science & Applications上。论文通信作者为东南大学崔铁军教授及西班牙马德里自治大学Francisco J. Garcia-Vidal教授,第一作者为东南大学张浩驰博士。

1 基于人工表面等离激元技术的亚波长间距信号无线通信系统级解决方案

      自崔铁军院士课题组在微波频段提出可共形超薄人工表面等离激元超材料以来,相关研究一直成为学术领域的热点。在传统技术的无线通信系统中,两相距亚波长距离的信号串扰现象十分严重,信号完整性受到了极大的挑战。为了克服上述困难,该工作创造性地将人工表面等离激元超材料技术引入亚波长间距信号无线通信系统的构建中,充分挖掘超薄人工表面等离激元超材料的优异物理特性,从物理底层为问题的解决奠定了理论基础。与传统无线通信系统相比,该新型系统具有显著的性能优势。所提出的人工表面等离激元信道具有更强的场束缚能力,对于解决信号完整性问题具有显著效果;该新型无线通信系统对结构不连续处的辐射损耗具有显著的降低效果,大大减少了不连续性引起的能量损耗;而且人工表面等离激元独特的频率截止特性,也为高次谐波的抑制起到了重要的作用。

为了更直观的展示其优异的传输特性,该团队首次设计实现了基于人工表面等离激元超材料技术的亚波长间距信号非视距无线通信系统,并实现了两部4K高清晰度电影信号的非视距、无串扰、实时动态传输,同时还与传统技术方案作了直观的性能对比,在系统级展现了人工表面等离激元的优势。从传输结果可以明显感受到,传统无线通信系统在传输亚波长间距信号时串扰十分严重,画面高度失真,卡顿及其明显;而该新型无线通信系统传输信号质量好,播放流畅,视觉效果上两部相距极近的电影信号几乎没有任何影响。

简而言之,该研究团队所提出的人工表面等离激元无线通信系统为亚波长间距信号的非视距、实时传输提供了全新思路,且其集成化、易共形的特点有望在高密度集成通信、柔性系统及智能可穿戴设备等场景下发挥十分重要的作用。  (文,图:张浩驰)

  


2人工表面等离激元无线通信系统与传统微带系统的电影传输效果对比


(责任编辑:孙威,审核:张在琛)