Gần đây, nhóm của Giáo sư Zhang Xiangdong từ Trường Vật lý thuộc fun88 đăng nhập đã hợp tác với nhóm của Giáo sư Sun Houjun từ Trường Mạch tích hợp và Điện tử để đạt được tiến bộ quan trọng trong nghiên cứu tinh thể thời gian photon Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã thực hiện bằng thực nghiệm việc phát tia laser xoáy vi sóng phát xạ bề mặt dựa trên tinh thể thời gian photon và thu được bức xạ vi sóng kết hợp mang xung lượng góc quỹ đạo (OAM) mà không cần đến môi trường khuếch đại truyền thống và bộ cộng hưởng Q cao Kết quả nghiên cứu có liên quan đã được công bố trên tạp chí Phy Linh mục Lett [Vật lý Linh mục Lett 137, 023801 (2026)] Công trình nghiên cứu được tài trợ bởi Chương trình R&D trọng điểm quốc gia, Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia và Quỹ khoa học tự nhiên Bắc Kinh Tiến sĩ Huang Lei và Giáo sư Zhang Weixuan từ Trường Vật lý của fun88 đăng nhập là đồng tác giả đầu tiên của bài báo Giáo sư Zhang Weixuan từ Trường Vật lý, Giáo sư Sun Houjun từ Trường Mạch tích hợp và Điện tử, và Giáo sư Zhang Xiangdong từ Trường Vật lý là đồng tác giả Ngoài ra, Trợ lý Giáo sư Zou Deyuan từ Trường Vật lý, Tiến sĩ Bao Jia Cheng từ Trường Mạch tích hợp và Điện tử, Tiến sĩ Di Fengxiao từ Trường Vật lý, và các nghiên cứu sinh Qin Haoyu và Tiến sĩ Qian Long cũng có những đóng góp quan trọng cho công việc này

Tinh thể thời gian Photon là một loại cấu trúc nhân tạo có các thông số điện từ thay đổi định kỳ theo thời gian Khác với các tinh thể quang tử định kỳ fun88 nhà cái không gian truyền thống, các tinh thể quang tử thời gian tạo ra sự phản xạ thời gian và khúc xạ thời gian thông qua điều chế thời gian, có thể tạo thành một khoảng trống dải động lượng đặc biệt (k-gap) fun88 nhà cái không gian động lượng, từ đó tạo ra các hiệu ứng mới như khuếch đại chọn lọc, truyền sóng không thuận nghịch và bức xạ kết hợp mà không cần môi trường khuếch đại thông thường fun88 nhà cái những năm gần đây, tinh thể thời gian quang tử đã trở thành một hướng nghiên cứu quan trọng fun88 nhà cái môi trường biến đổi theo thời gian, quang tử phi Hermiti và quang tử Floquet

Là đối tác vi sóng của laser, maser có giá trị ứng dụng quan trọng fun88 nhà cái các lĩnh vực truyền thông không gian sâu, đo lường chính xác, công nghệ lượng tử và khuếch đại tiếng ồn thấp Tuy nhiên, maser truyền thống thường dựa vào các hộp cộng hưởng Q cao và phương tiện khuếch đại cụ thể, đồng thời có thể yêu cầu các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ thấp, chân không cao hoặc từ trường mạnh, hạn chế khả năng tích hợp, khả năng điều chỉnh và phạm vi ứng dụng thực tế của chúng Đồng thời, các sơ đồ maser vi sóng truyền thống thường tạo ra các trường điện từ không có cấu trúc, gây khó khăn cho việc thu trực tiếp các chùm xoáy vi sóng mang OAM

Các chùm vi sóng mang OAM có mặt trước sóng pha xoắn ốc và bậc tự do của điện tích tôpô, đồng thời có triển vọng ứng dụng rộng rãi fun88 nhà cái truyền thông công suất lớn, tạo ảnh radar, cảm biến chính xác và ghép kênh thông tin đa chiều Do đó, làm thế nào để tận dụng cơ chế khuếch đại khoảng cách dải động lượng của tinh thể thời gian quang tử để đạt được sự phát xạ bề mặt, khuếch đại kết hợp và bức xạ vi sóng mang OAM fun88 nhà cái cấu trúc mở là một vấn đề quan trọng cần được giải quyết fun88 nhà cái lĩnh vực này

Một fun88 nhà cái những điểm nổi bật của nghiên cứu: Đề xuất sơ đồ lý thuyết tinh thể thời gian photon cho maser OAM phát xạ bề mặt

Nhằm giải quyết vấn đề các tinh thể thời gian quang tử truyền thống chủ yếu dựa vào cấu trúc ba chiều và khó đạt được sự phát xạ bề mặt cũng như kiểm soát OAM, nhóm nghiên cứu đã đề xuất mô hình tinh thể thời gian photon điều chế không-thời gian vòng (Hình 1a) Mô hình này thiết kế điện dung bề mặt thay đổi theo thời gian theo cấu trúc vòng hai chiều, cho phép sóng điện từ truyền dọc theo hướng vòng và tạo ra sự khuếch đại khoảng cách dải động lượng thông qua điều chế thời gian (Hình 1d-e)

Hình 1 Sơ đồ lý thuyết của maser OAM phát xạ bề mặt dựa trên tinh thể thời gian photon

fun88 nhà cái trường hợp điều chế thời gian đồng nhất, hệ thống duy trì tính đối xứng quay liên tục, các chế độ khoảng cách dải động lượng truyền theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ bị suy biến lẫn nhau và các thành phần OAM do cả hai bức xạ sẽ triệt tiêu lẫn nhau, do đó tổng bức xạ trường xa không mang OAM ròng (Hình 1h) Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã đưa ra phương pháp điều chế không-thời gian với gradient pha góc, gây ra sự phân chia tần số không thuận nghịch ở chế độ theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ của hệ thống Cơ chế này phá vỡ sự suy biến giữa các chế độ theo các hướng truyền ngược nhau, làm cho bức xạ trường xa ở một tần số cụ thể biểu hiện sự phân bố pha xoắn ốc, nhờ đó đạt được phát xạ vi sóng kết hợp mang OAM (Hình 1i)

Phân tích lý thuyết cho thấy sơ đồ này không dựa vào việc tăng cường cộng hưởng mạnh mẽ fun88 nhà cái các khoang Q cao truyền thống, cũng như không yêu cầu quá trình đảo ngược dân số fun88 nhà cái phương tiện khuếch đại thông thường Cơ chế vật lý cốt lõi xuất phát từ khả năng tự khuếch đại fun88 nhà cái khoảng trống dải động lượng của tinh thể thời gian quang tử, fun88 nhà cái khi cấu trúc bề mặt hình xuyến mang lại sự tự do về không gian cho phát xạ thẳng đứng và cấu trúc mặt sóng OAM

Nghiên cứu nổi bật thứ hai: Phát triển Nền tảng siêu vật liệu thay đổi theo thời gian theo hướng cấp số nhân

Để hiện thực hóa sơ đồ lý thuyết trên fun88 nhà cái thực nghiệm, nhóm nghiên cứu đã thiết kế và chuẩn bị cấu trúc siêu vật liệu thay đổi theo thời gian theo hướng cấp số nhân (Hình 2a) Cấu trúc bao gồm một ống dẫn sóng phẳng hình khuyên và nhiều bộ điều chế điện dung thay đổi theo thời gian Mỗi bộ điều chế nhận ra điện dung thay đổi theo thời gian tương đương thông qua bộ nhân tần số vi sóng và điện dung cố định, từ đó xây dựng điện dung bề mặt được điều chế theo không gian-thời gian rời rạc fun88 nhà cái ống dẫn sóng vòng

So với các sơ đồ điều chế dựa trên bộ biến thiên truyền thống, phương pháp điều khiển hệ số nhân này có ba ưu điểm quan trọng: thứ nhất, nó có thể đạt được độ sâu điều chế hằng số điện môi tương đương lên tới 100%, từ đó mở ra khoảng cách dải động lượng đủ rộng; thứ hai, nó có thể duy trì đáp ứng điều chế tuyến tính gần đúng dưới điện áp điều chế lớn hơn; thứ ba, nó có khả năng cách ly tốt giữa tín hiệu điều chế và tín hiệu lan truyền, điều này có lợi cho việc triệt tiêu nhiễu xuyên âm và cải thiện độ ổn định của hệ thống (Hình 2b)

Nhóm nghiên cứu đã tích hợp sáu mô-đun điện dung thay đổi theo thời gian điều khiển theo hệ số nhân fun88 nhà cái cấu trúc vòng và đạt được khả năng điều chế không-thời gian bằng cách thiết lập các giai đoạn điều chế của các mô-đun khác nhau Kết quả mô phỏng toàn sóng cho thấy fun88 nhà cái điều chế thời gian, cả tín hiệu trường gần và trường xa đều tăng theo cấp số nhân và cuối cùng chuyển sang trạng thái bão hòa và các đỉnh đặc trưng tương ứng với chế độ khoảng cách dải động lượng xuất hiện fun88 nhà cái phổ; fun88 nhà cái điều chế không-thời gian, phổ tiếp tục bị phân tách và phân bố pha trường xa thể hiện các đặc điểm xoáy, xác minh tính khả thi của cấu trúc này để đạt được maser OAM (Hình 2l)

Hình 2 Nền tảng metasurface điều chế không-thời gian theo hệ số nhân và kết quả mô phỏng phát laser OAM

Nghiên cứu nổi bật thứ ba: Quan sát thử nghiệm máy phát tia xoáy vi sóng phát ra bề mặt

Dựa trên thiết kế lý thuyết và xác minh mô phỏng, nhóm nghiên cứu đã chuẩn bị một mẫu thử nghiệm có bán kính 0,1 m, chiều rộng khe hở hình khuyên là 1 mm và tích hợp sáu mô-đun điện dung thay đổi theo thời gian điều khiển theo hệ số nhân tần số (Hình 3a-b), đồng thời đo một cách có hệ thống các đặc tính bức xạ trường gần và trường xa của nó (Hình 3c-f)

Đầu tiên, fun88 nhà cái các điều kiện điều biến thời gian đồng nhất, nhóm nghiên cứu quan sát thấy sự phát xạ vi sóng kết hợp bị chi phối bởi khoảng trống dải động lượng tinh thể thời gian của photon Kết quả thực nghiệm cho thấy khi điện áp điều chế thấp hơn ngưỡng, cường độ trường fun88 nhà cái hệ thống thấp hơn giới hạn phát hiện, cho thấy khuếch đại khoảng cách dải động lượng không đủ để khắc phục sự hấp thụ vật liệu, tổn thất truyền tải và tổn thất bức xạ; khi điện áp điều chế vượt quá khoảng 0,37 V, cả cường độ tín hiệu trường gần và trường xa đều tăng nhanh và đi vào trạng thái bão hòa, cho thấy hệ thống chuyển sang trạng thái maser vi sóng tự duy trì (Hình 3e, f)

Hình 3 Mẫu thí nghiệm và quan sát maser phát xạ bề mặt fun88 nhà cái điều chế thời gian đều

Sau đó, nhóm nghiên cứu tiếp tục chế tạo tinh thể thời gian photon được điều chế theo không-thời gian để sáu mô-đun điều chế có độ dốc pha xác định (Hình 4) Kết quả thực nghiệm cho thấy phổ hệ thống thể hiện sự phân tách tần số rõ ràng và thể hiện hành vi khuếch đại kết hợp kích hoạt ngưỡng sau khi điện áp điều chế vượt quá khoảng 0,44 V (Hình 4a-d) Các phép đo trường xa cho thấy thêm rằng ở tần số 617,9 MHz, lõi tối trung tâm xuất hiện fun88 nhà cái phân bố cường độ bức xạ và pha trường xa thể hiện cấu trúc xoắn ốc rõ ràng, tương ứng với chùm OAM có điện tích tôpô là -1 và độ tinh khiết OAM của nó đạt 77,29% Kết quả này chứng tỏ nhóm nghiên cứu đã thành công fun88 nhà cái việc phát laser chùm xoáy vi sóng phát xạ bề mặt dựa trên tinh thể thời gian photon (Hình 4f)

Điều đáng chú ý là maser OAM không đến từ nguồn cấp pha của mảng ăng-ten truyền thống, cũng không phải là sự kết hợp đơn giản giữa maser truyền thống và thiết bị bức xạ xoáy, mà được xác định bằng khuếch đại khoảng cách dải động lượng, phân tách chế độ không thuận nghịch và bức xạ bề mặt hình khuyên fun88 nhà cái tinh thể thời gian photon điều chế không-thời gian Điều này cung cấp các cơ chế vật lý và lộ trình kỹ thuật mới cho siêu vật liệu hoạt động thay đổi theo thời gian, nguồn vi sóng có cấu trúc và kiểm soát thông tin OAM

Hình 4 Kết quả thí nghiệm phân tách phổ theo điều chế không-thời gian và chùm tia xoáy vi sóng OAM

Nghiên cứu này là triển khai thử nghiệm đầu tiên của chùm tia xoáy vi sóng phát xạ bề mặt dựa trên tinh thể thời gian photon được điều biến không-thời gian Các nhà nghiên cứu đã mở rộng mô hình maser tinh thể thời gian photon từ cấu trúc khối truyền thống và điều chế thời gian đơn giản sang cấu trúc bề mặt và hệ thống điều chế không-thời gian, đạt được khả năng khuếch đại vi sóng mạch lạc mà không cần môi trường khuếch đại và khoang Q cao, đồng thời mã hóa thêm thông tin tôpô OAM trực tiếp vào trường maser vi sóng

Nghiên cứu này vượt qua những hạn chế của maser vi sóng truyền thống về môi trường khuếch đại, cấu trúc khoang cộng hưởng và kiểm soát mặt sóng, đồng thời chứng minh tiềm năng ứng dụng của tinh thể thời gian quang tử fun88 nhà cái các nguồn vi sóng kết hợp mới, máy tạo chùm OAM và nền bức xạ điều chỉnh hiệu quả fun88 nhà cái tương lai, bằng cách tăng tần số điều chế, tăng số lượng đơn vị điều chế không-thời gian, tối ưu hóa độ chính xác đồng bộ hóa pha và giảm tổn thất hệ thống, giải pháp này dự kiến ​​sẽ được mở rộng sang các dải tần số cao hơn và chế độ OAM bậc cao hơn, cung cấp cơ sở thiết bị mới cho truyền thông không dây thế hệ tiếp theo, hình ảnh radar, cảm biến tiên tiến và công nghệ ghép kênh thông tin đa chiều

Liên kết giấy: