eCourse Buat Buku dengan A.I. (Artificial Intelligence) is already lauched! Watch
Published in
Education
Writen by Anggie Wibisono
28 February 2021, 08:02 WIB

Cahaya Tidak Terikat: Batas Data Dapat Hilang Dengan Antena Optik Terbaru

Para peneliti di University of California, Berkeley, telah menemukan cara baru untuk memanfaatkan sifat gelombang cahaya yang secara signifikan dapat meningkatkan jumlah data yang mereka bawa. Mereka mendemonstrasikan emisi sinar laser puntir diskrit dari antena yang terbuat dari cincin konsentris yang kira-kira sama dengan diameter rambut manusia, cukup kecil untuk ditempatkan pada chip komputer.


Pekerjaan baru, yang dilaporkan dalam makalah yang diterbitkan 25 Februari di jurnal Nature Physics , membuka lebar jumlah informasi yang dapat digandakan, atau ditransmisikan secara bersamaan, oleh sumber cahaya yang koheren. Contoh umum dari multiplexing adalah transmisi beberapa panggilan telepon melalui satu kabel, tetapi ada batasan mendasar untuk jumlah gelombang cahaya yang dipelintir secara koheren yang dapat digandakan secara langsung.


Ini pertama kalinya laser yang menghasilkan cahaya bengkok telah dimultipleks secara langsung, kata peneliti utama studi Boubacar Kant, Profesor Rekanan Chenming Hu di Departemen Teknik Elektro dan Ilmu Komputer UC Berkeley. Kami telah mengalami ledakan data di dunia kami, dan saluran komunikasi yang kami miliki sekarang akan segera tidak mencukupi untuk apa yang kami butuhkan. Teknologi yang kami laporkan mengatasi batas kapasitas data saat ini melalui karakteristik cahaya yang disebut momentum sudut orbital. Ini adalah pengubah permainan dengan penerapan di penggambaran biologis, kriptografi kuantum, komunikasi dan sensor berkapasitas tinggi.

Kant, yang juga merupakan ilmuwan fakultas di Divisi Ilmu Material di Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), telah melanjutkan pekerjaan ini di UC Berkeley setelah memulai penelitian di UC San Diego. Penulis pertama penelitian ini adalah Babak Bahari, mantan Ph.D. siswa di lab Kant.


Kant mengatakan bahwa metode transmisi sinyal melalui gelombang elektromagnetik saat ini mencapai batasnya. Frekuensi, misalnya, telah menjadi jenuh, itulah sebabnya hanya ada begitu banyak stasiun yang dapat didengarkan di radio. Polarisasi, di mana gelombang cahaya dipisahkan menjadi dua nilai - horizontal atau vertikal - dapat menggandakan jumlah informasi yang dikirimkan. Pembuat film memanfaatkan ini saat membuat film 3D, memungkinkan pemirsa dengan kacamata khusus untuk menerima dua set sinyal - satu untuk setiap mata - untuk menciptakan efek stereoskopik dan ilusi kedalaman.


Memanfaatkan potensi dalam pusaran

Tetapi di luar frekuensi dan polarisasi adalah momentum sudut orbital, atau OAM, sifat cahaya yang telah menarik perhatian para ilmuwan karena menawarkan kapasitas yang lebih besar secara eksponensial untuk transmisi data. Salah satu cara untuk memikirkan OAM adalah membandingkannya dengan pusaran tornado.


Pusaran cahaya, dengan derajat kebebasannya yang tak terbatas, pada prinsipnya dapat mendukung jumlah data yang tidak terbatas, kata Kant. Tantangannya adalah menemukan cara yang andal untuk menghasilkan balok OAM dalam jumlah tak terbatas. Tidak ada yang pernah menghasilkan sinar OAM dengan muatan setinggi itu di perangkat yang begitu ringkas.


Para peneliti memulai dengan antena, salah satu komponen terpenting dalam elektromagnetisme dan, mereka mencatat, pusat dari 5G yang sedang berlangsung dan teknologi 6G yang akan datang. Antena dalam penelitian ini bersifat topologis, yang berarti bahwa sifat esensial mereka tetap dipertahankan meskipun perangkat dipelintir atau ditekuk.


Menciptakan cincin cahaya

Untuk membuat antena topologi, para peneliti menggunakan litografi berkas elektron untuk mengetsa pola grid pada indium gallium arsenide phosphide, bahan semikonduktor, dan kemudian mengikat struktur tersebut ke permukaan yang terbuat dari garnet besi yttrium. Para peneliti merancang grid untuk membentuk sumur kuantum dalam pola tiga lingkaran konsentris - yang terbesar berdiameter sekitar 50 mikron - untuk menjebak foton. Desain menciptakan kondisi untuk mendukung fenomena yang dikenal sebagai efek Hall kuantum fotonik, yang menggambarkan pergerakan foton ketika medan magnet diterapkan, memaksa cahaya untuk bergerak hanya dalam satu arah di cincin.


Orang mengira efek Hall kuantum dengan medan magnet dapat digunakan dalam elektronik tetapi tidak dalam optik karena magnet lemah yang ada pada bahan frekuensi optik, kata Kant. Kami adalah orang pertama yang menunjukkan bahwa efek Quantum Hall berfungsi untuk cahaya.


Dengan menerapkan medan magnet yang tegak lurus dengan struktur mikro dua dimensi, para peneliti berhasil menghasilkan tiga sinar laser OAM yang bergerak dalam orbit melingkar di atas permukaan. Studi lebih lanjut menunjukkan bahwa sinar laser memiliki bilangan kuantum sebesar 276, mengacu pada berapa kali cahaya berputar di sekitar porosnya dalam satu panjang gelombang.


Memiliki bilangan kuantum yang lebih besar seperti memiliki lebih banyak huruf untuk digunakan dalam alfabet, kata Kant. Kami mengizinkan cahaya untuk memperluas kosakatanya. Dalam studi kami, kami mendemonstrasikan kemampuan ini pada panjang gelombang telekomunikasi, tetapi pada prinsipnya, kemampuan ini dapat diadaptasikan ke pita frekuensi lain. Meskipun kami membuat tiga laser, mengalikan kecepatan data dengan tiga, tidak ada batasan untuk kemungkinan jumlah pancaran dan kapasitas data.


Kant mengatakan langkah selanjutnya di labnya adalah membuat cincin Hall kuantum yang menggunakan listrik sebagai sumber daya.



Penelitian ini terutama didukung oleh Office of Naval Research, National Science Foundation, dan Program Penelitian dan Pengembangan yang Diarahkan Laboratorium Berkeley Lab.


Sumber:scienceblog.com-freepik.com

Comment has been disabled

Discover Peoples

Anis Fauzi 0 Post • 0 Followers
Buatbuku 0 Post • 19 Followers
Indonesia Scientific Literacy 0 Post • 3 Followers
Muhamad Uyun 0 Post • 0 Followers
Ach Dafid 0 Post • 0 Followers
© Buatbuku.com - PT. Buat Buku Internasional - Allright Reserved