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望远镜和太空任务

望远镜和太空任务

物理学家在收音机上造成了新的扭曲

07 Mar 2012
在威尼斯的墙上写作

 

意大利的物理学家已经表明,像光一样,无线电波可以让他们的波前扭曲,以便他们采取拔塞螺旋形状。研究人员使用特殊形状的天​​线在威尼斯的盐水湖中成功地传播了几百米的扭曲梁。他们认为,通过将可以在给定频率范围内的信道的数量乘以可以大大提高无线通信的信息容量。

物理学家已经知道多年来,光束可以扭曲,使其波前围绕其螺旋形状的传播方向旋转。通过控制光的轨道角动量来实现扭曲。该属性与光束的形状相关联’s波前 - 将点的虚线或平面加入具有相同相位的波上。

该现象首先在激光腔内看到,然后研究人员介绍了如何调整梁’S轨道角度的势头“optical tweezers”这可以移动微小的物体。轨道角动量不应与更熟悉的自旋角度的光混淆,这与波浪相关’S偏振或振动方向。

灵感来自黑洞

现在,在意大利帕多瓦大学的Fabrizio Tamburini,乌斯帕尔萨州瑞典空间物理研究所和同事们已经操纵了无线电波的轨道角势头。这项工作源于Tamburini和Thidé的早期研究,他们计算出旋转的黑洞应该扭曲空间时间,以便在接近的电磁辐射波前留下明显的扭曲。

研究人员认为,应该可以在地球上创造类似的扭曲效果,而无需超巨大的物体。为此,他们在乌普萨拉大学的房间内设立了一座螺旋形状的结构,在一个房间内隔离了声音和电磁波。它们使无线电波从结构上撞击并使用一对接收天线在距离结构的一米的平面中,以记录平面跨越相位的变化。他们发现,从扭曲的波前将变化的相位变化。

现在,研究人员已经在嘈杂,现实世界的条件下传播了具有明确的轨道角动量的无线电波 - ST标记442米’威尼斯的盆地。在圣乔治的灯塔上专门改装卫星碟式天线’S岛用于创建具有2.4 GHz的频率的无线电波和1的轨道角动量,这意味着波前在一个波长的空间中旋转360°。标准“Yagi”天线还用于发送相同频率的波浪,但没有轨道角动量在相同的泻湖上。

A “revolution” in radio technology

通过改变两个接收天线的阳台上的工作总值阳台’S宫,研究人员能够调整扭曲或无捻光束。他们说,这证明他们能够仅使用单个频率同时传输两个通道。

根据Tamburini的说法,这一示范可能导致一个“revolution”在无线电技术中,他说,原则上意味着能够在给定带宽中创建无限数量的通道,每个通道使用不同的轨道角动量编码。他指出,鉴于对无线服务的巨大和迅速增长的需求,估计,估计每频带11个新通道(对应于五个轨道角动量状态 - 五个顺时针,逆时针五个轨道角动量态度,鉴于巨大和迅速增长的无线容量,这将是高度珍贵的。不规则)应该证明“经济上合理” in the short term.

布里斯托尔大学迈克尔·贝瑞(Bristol University)在20世纪70年代展示了John Nye,该奇点是各种波浪的普遍性,存在于示范。他说这个活动是“a splendid occasion”这让他改变了他的思想扭曲的无线电波的潜力。“我最初认为这是一个聪明但不熟化的波浪干扰的例子,” he admits, “但后来我目睹了卫星广播行业的高管强烈兴趣。”但是,他补充说这项技术的实际重要性“通信工程师仍有待探索”.

现实世界示范

Delft技术大学荷兰的Taco visser也热衷于最新研究,将其描述为“通过使用轨道角动量来编码信息的一个非常优雅的现实展示”。但他太引人注意,必须做更多的工作来证明其实用的实用性。“有多少角色势头的光束可以在他们穿过的时候进行区分,说,两英里的大气湍流?” he asks.

事实上,Tamburini和同事希望在未来几个月内在几公里的距离上进行扭曲无线电波的新测试。这些测试将通过设计用于最小化的新型天线进行“singularity”这是在扭曲波的中心创建的并且降低了传输的无线电信号的强度。“修改过的抛物线菜是我们知道作品的残酷方法,”他说。新方法将涉及使用一组偶极天线而不是盘子以电子方式产生光束。

Tamburini补充说,该集团也在继续其天文研究。它希望使用非常大的阵列无线电望远镜(以及可能是计划平方公里阵列)来在银河系中心进行黑洞的测量,证明它确实旋转。

这项工作描述于 新物理学杂志.

Fabrizio Tamburini在下面的视频中详细描述了该研究,其中还包含来自威尼斯测试的图像。

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