新型可调谐滤波器揭示了太赫兹无线通信的潜力

太赫兹频率范围内的电磁波为通信以及扫描和成像的高级应用提供了许多优势，但实现其潜力却面临着挑战。东北大学的研究人员通过开发一种针对太赫兹波段信号的新型可调谐滤波器来解决关键挑战之一。他们在《光学快报》杂志上发表了他们的研究成果。

太赫兹波占据微波和红外频率之间的电磁频谱区域。它们的频率比无线电波更高(波长更短)，但比可见光频率更低。日益拥挤的无线电波频谱承载着通过WiFi、蓝牙和当前的移动电话(手机)通信系统传输的大量数据。

电磁频谱低频部分的信号拥塞是探索太赫兹区域选项的一个动机。另一个是支持超高数据传输速率的能力。然而，将太赫兹信号用于日常应用的一个关键挑战是能够调谐和过滤特定频率的信号。需要进行滤波以避免来自所需频带之外的信号的干扰。

东北团队的 Yoshiaki Kanamori 表示：“我们构建并演示了一种太赫兹波频率可调滤波器，与传统系统相比，它实现了更高的传输速率和更好的信号质量，揭示了太赫兹无线通信的潜力。” 他补充说，这项工作还可以在太赫兹频段之外得到更广泛的应用。

新的太赫兹滤波器基于一种名为法布里-珀罗干涉仪的设备，与所有干涉仪一样，它依赖于不同电磁辐射波在镜子之间反弹时相互作用时产生的干涉图案。研究人员的版本使用结构精细的光栅作为镜子之间的材料，其间隙小于相互作用波的波长。

光栅的可变拉伸可以对其折射率进行精细控制，以调整干涉仪的滤波效果。这仅允许传输所需的频率。使用不同的光栅可以控制不同的选定频率范围。

该团队已经展示了他们的系统在适合下一代(6G)手机信号的频率上的应用。

“除了我们的方法在通信系统中的应用之外，我们还设想在医学和工业中的扫描和成像技术中使用，”金森说。

太赫兹波在扫描和成像方面的优势之一是它们可以轻松穿透阻挡光通过的材料，包括生物组织。除了医疗应用之外，这还可以为制造中的材料分析、安全系统和质量控制提供机会。

Kanamori 总结道：“总的来说，我们的工作提供了一种简单且经济高效的方法来过滤和主动控制太赫兹波，这可以促进其在许多应用中的使用。”

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