科學家利用振動將無線電波轉(zhuǎn)換成光信號
來源：中國光電網(wǎng)
摘要： 哥本哈根大學,、丹麥技術(shù)大學及馬里蘭大學的研究人員在Eugene Polzik領(lǐng)導下,，制作出一種能直接將微弱無線電波轉(zhuǎn)換成光信號的器件,，轉(zhuǎn)換后的信號可以采用標準光學工具加以傳送及分析,，而且所需的能量遠低于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換模塊。
Abstract：
Key words :
丹麥及美國物理學家最近制作出一個能探測超微弱無線電波的器件,。該器件不需要昂貴的低溫設(shè)備,，因此可以實際應用于一些領(lǐng)域，例如無線電天文學及磁共振成像(MRI),，甚至可以成為未來量子因特網(wǎng)的基礎(chǔ)建構(gòu)單元,。
對于衛(wèi)星導航、長距離通訊,、無線電望遠鏡及磁共振成像系統(tǒng)等許多現(xiàn)代科技而言,，探測極微弱無線電波是核心技術(shù)。某些探測器是將微弱的無線電信號轉(zhuǎn)成光信號,，以便利用光纖長距離傳輸,，由于它們除了需要貴重的模塊來轉(zhuǎn)換信號，還得在保持低溫,，因此既昂貴又不方便操作,。
最近，哥本哈根大學,、丹麥技術(shù)大學及馬里蘭大學的研究人員在Eugene Polzik領(lǐng)導下,，制作出一種能直接將微弱無線電波轉(zhuǎn)換成光信號的器件，轉(zhuǎn)換后的信號可以采用標準光學工具加以傳送及分析，而且所需的能量遠低于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換模塊,。Polzik指出,，該器件能在室溫下操作，而且表現(xiàn)媲美低溫下的最佳電子裝置,。
該器件的核心是一支與電容相連的天線,，電容的其中一個電極板是一片500 μm寬、200 nm厚,、品質(zhì)極高的氮化硅膜,，上面鍍了一層鋁反射層。當此電容接收到與其共振頻率相同的無線電波時,，氮化硅納米薄膜便開始振動,，造成電容上電荷的波動。Polzik指出,，只要在電容上施加偏壓,，就能將這些電荷波動轉(zhuǎn)變成薄膜的機械振動，經(jīng)薄膜反射的激光便會產(chǎn)生相位差,，可以利用標準光學技術(shù)加以探測,。
傳統(tǒng)無線電波接收器收到微弱的信號時，熱噪訊會造成信號失真,，但當無線電信號被轉(zhuǎn)成共振機械振動時，熱產(chǎn)生的隨機效應可以被忽略,，進而使反射光提取的無線電信號帶有較少的噪訊,。上述器件在室溫下對于頻率1 MHz的無線電波靈敏度為100 pV Hz–1/2，該團隊預期還可以提升20倍,，這將使其可與采用降溫技術(shù)的最佳裝置相匹敵,。
此器件可能的應用包含目前需要冷卻的前置放大器，例如高解析核磁共振及無線電波望遠鏡,。該團隊下一步將運用微制造技術(shù)來縮小器件,，以便能納入芯片并提高靈敏度。他們也計劃將操作頻率范圍由MHz波段擴展至GHz波段,，以便能與通訊及感測應用接軌,。詳見Nature 507, 81 (2014)。
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