科学家利用振动将无线电波转换成光信号
来源：中国光电网
摘要： 哥本哈根大学、丹麦技术大学及马里兰大学的研究人员在Eugene Polzik领导下，制作出一种能直接将微弱无线电波转换成光信号的器件，转换后的信号可以采用标准光学工具加以传送及分析，而且所需的能量远低于传统的转换模块。
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備，因此可以實際應用于一些領域，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的基礎建構單元。
對于衛星導航、長距離通訊、無線電望遠鏡及磁共振成像系統等許多現代科技而言，探測極微弱無線電波是核心技術。某些探測器是將微弱的無線電信號轉成光信號，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、丹麥技術大學及馬里蘭大學的研究人員在Eugene Polzik領導下，制作出一種能直接將微弱無線電波轉換成光信號的器件，轉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的轉換模塊。Polzik指出，該器件能在室溫下操作，而且表現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變成薄膜的機械振動，經薄膜反射的激光便會產生相位差，可以利用標準光學技術加以探測。
傳統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成共振機械振動時，熱產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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