20 Eylül 2019 Cuma

Araştırmacılar, Tek Yönlü Telsiz İletimi Sağlamak İçin Sentetik Hall Etkisi Üretiyor

araştırmacılar, tek yönlü telsiz iletimi sağlamak için sentetik hall etkisi üretiyor

Urbana-Champaign'daki Illinois Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, elektrik akımı (elektronlar) yerine radyo dalgaları (fotonlar) kullanarak fizikteki en bilinen elektromanyetik etkilerden biri olan Hall Efektini kopyaladılar. Tekniği, aynı anda zıt yöne giden sinyalleri emerek bir yönde sinyal iletimini artıran gelişmiş iletişim sistemleri oluşturmak için kullanılabilir.

1879'da Edwin Hall tarafından keşfedilen Hall Etkisi, yüklü parçacıklar ve elektromanyetik alanlar arasındaki etkileşimden kaynaklanır. Bir elektrik alanında, negatif yüklü parçacıklar (elektronlar), alanın yönünün tersine bir kuvvetle karşılaşır. Bir de manyetik alan, hareket eden elektronlar hareket ve manyetik alan hem de dikey yönde bir kuvvete maruz bırakır. Bu iki kuvvet, dikey elektrik ve manyetik alanların bir elektrik akımı üretmek için birleştiği Hall Efektinde birleşir. Işık yüklü değil, bu nedenle düzenli bir elektrik akımı ve manyetik alanlar analog bir "ışık akımı" oluşturmak için kullanılamaz. Yeni makalede araştırmacılar tam olarak bunu “sentetik elektrik ve manyetik alanlar” dedikleri şeyin yardımıyla yaptılar.

Baş araştırmacı, Gaurav Bahl'in araştırma grubu, fiber optik iletişiminin yanı sıra, radyo ve optik veri iletimini iyileştirmek için çeşitli yöntemler üzerinde çalışıyor. Bu yılın başlarında, grup, ışığın malzeme kusurlarından saçılmasını önlemek için ışık ve ses dalgaları arasındaki etkileşimi kullandı. 2018'de, ekip üyesi Christopher Peterson, bir antenin karşılıklı frekanssız bağlantı adı verilen bir işlemle aynı anda sinyal göndermesine ve almasına izin vererek iletişim için gerekli bant genişliğini yarıya indirmeyi vaat eden bir teknolojiyi açıklayan makalesinde baş yazardı.

Bu çalışmada Peterson, Hall Etkisine benzer bir prensip kullanarak veri iletimini yön kontrol etmek için umut vaat eden bir başka yöntem daha sağlamıştır. Bir elektrik akımı yerine, ekip, normal alanların elektronları etkilediği gibi ışığı etkileyen sentetik elektrik ve manyetik alanlar yaratarak "ışık akımı" üretti. Geleneksel elektrik ve manyetik alanların aksine, bu sentetik alanlar ışığın hem mekan hem de zaman içinde yaydığı yapıyı değiştirerek oluşturulur.

Peterson, “ Radyo dalgaları yük taşımamasına ve dolayısıyla elektrik veya manyetik alanlardan gelen kuvvetleri yaşamamasına rağmen, fizikçiler birkaç yıldır ışığın uzayda veya zaman içinde değişen yapılarda sınırlandırılmasıyla eşdeğer kuvvetlerin üretilebileceğini biliyorlar.” dedi. “Zamandaki yapının değişim oranı elektrik alanıyla etkin bir orantılıdır ve uzaydaki değişim oranı manyetik alanla orantılıdır. Bu sentetik alanlar daha önce ayrı ayrı ele alınmış olsa da, bunların kombinasyonlarının fotonları etkilediğini gösterdik.” diye de ekledi.

Ekip, bu sentetik alanlar ve radyo dalgaları arasındaki etkileşimi artırmak için özel olarak tasarlanmış bir devre yaratarak, bir yönde giden radyo sinyallerini artırmak, kuvvetlerini artırmak ve diğerine giden sinyalleri durdurmak ve absorbe etmek için Hall Etkisi ilkesinden yararlandı. Yaptıkları deneyler, sentetik alanların doğru kombinasyonuyla sinyallerin devre boyunca ters yönden çok bir yönden etkili bir şekilde 1000 kattan daha fazla iletilebildiğini göstermiştir. Araştırmaları, radyo dalgası kaynaklarını potansiyel olarak zararlı parazitlerden koruyan veya hassas kuantum mekanik ölçümlerin hatasız olmasını sağlamaya yardımcı olan yeni cihazlar üretmek için kullanılabilir. Ekip ayrıca, ışığı da dahil olmak üzere kavramı diğer dalga türlerine genişleten deneyler üzerinde çalışıyor.

Kaynak