К концу XIX века учеными и физиками-аматорами было получено несколько десятков патентов на устройства для беспроводной телеграфии и в разных странах до сих пор считают, что именно их соотечественники были основоположниками радиосвязи, хотя Нобелевская премия, полученная в 1909 году итальянским инженером Гульельмо Маркони, подтвердила его первенство в изобретении радио.
Основные схемы и узлы радиоприемников были разработаны до Второй мировой войны и до конца 20-го столетия изменения в них происходили при переходах на новую элементную базу: от радиоламп к дискретным полупроводниковым приборам, а затем – к интегральным микросхемам. При этом во всех процессах в радиоприемнике (прием радиосигнала, его преобразование, усиление и воспроизведение) до сих пор используется исключительно «электрика», и только недавно радиофизики Гарвардского университета нарушили эту исторически сложившуюся «монополию», заменив некоторые электронные узлы оптическими аналогами.
Первая замена – колебательный контур приемника, традиционно состоящий из катушки индуктивности и конденсатора и служащий для установления частоты радиоволны, которая «выбирается» из бесконечного частотного потока электромагнитных волн путем изменения резонансной частоты колебательного контура с помощью, например, конденсатора переменной емкости. Оптический аналог электронного колебательного контура представляет собой алмаз, в кристаллической решетке которого искусственно созданы дефекты, называемые «азотной вакансией». Этот дефект создается при изъятии из кристаллической решетки двух атомов углерода при последующем помещении на место одного из них атома азота, а место второго остается «вакантным». Каждый такой дефект очень чувствителен к величине магнитного поля, воздействующего на него, и при определенных условиях способен излучать свет и функционировать в качестве преобразователи оптических сигналов.
Как работает оптический колебательный контур? – На кристалл дефектного алмаза направляется луч зеленого лазера, приводящий в возбужденное состояние электроны в атомах азота. При этом на кристалл также воздействует магнитное поле с управляемой величиной напряженности, создаваемое электромагнитом. В зависимости от этой величины, возбужденные электроны реагируют на определенную несущую частоту радиоволны (этот процесс аналогичен настройке резонансной частоты в электронном колебательном контуре) и в результате переходов электронной из одного возбужденного состояния в другое атомы азота генерируют излучение в красной области видимого спектра.
Это сгенерированное в оптическом колебательном контуре излучение улавливается фотодиодом, преобразуется в нем в электрический сигнал и дальше по традиционной схеме направляется в электронный усилитель мощности, с которого поступает на громкоговоритель.
Теоретически «алмазный» колебательный контур может состоять из всего одной азотной вакансии, но тогда придется в радиоприемнике использовать дополнительный усилитель оптического сигнала.
По заверениям американских изобретателей, «алмазный радиоприемник» (хотя его все-таки правильнее назвать «алмазный колебательный контур») может работать в жесточайших условиях эксплуатации (для чего он, собственно, и создан), а выдержат ли эти условия лазер, электромагнит и источники электропитания?
См. также:
- Технология «Пассивный WiFi»: как снизить энергопотребление устройств в Wi-Fi-сети в 10 000 раз?
- Bluetooth 5: что появилось в новой версии стандарта?
- Мобильная связь и сети Wi-Fi – самый доступны способ слежки за людьми!
Комментарии
Отправить комментарий