Aujourd'hui, les communications sans fil jouent un rôle de plus en plus important dans notre vie quotidienne. Pour les futures communications sans fil de sixième génération (6G) "en roue libre", les systèmes de communication hybrides qui peuvent exploiter les avantages des technologies sans fil optiques et micro-ondes sont essentiels. Cependant, les systèmes de communication hybrides traditionnels nécessitent généralement un relais compliqué pour effectuer plusieurs opérations, ce qui consommera des ressources matérielles/temps/énergie supplémentaires.

Dans un nouvel article publié dans Light Science &Application , une équipe de scientifiques, dirigée par les professeurs Wei Xiang Jiang et Tie Jun Cui du State Key Laboratory of Millimeter Waves, School of Information Science and Engineering, Southeast University, Chine, et leurs collègues ont développé un émetteur lumière-micro-ondes basé sur sur la métasurface variant dans le temps et programmée optiquement pour les communications sans fil hybrides. Un tel émetteur à métasurface est capable de convertir directement le signal lumineux dans le domaine des micro-ondes, sans utiliser de processus de conversion vers la bande de base.

Plus intéressant encore, un seul signal lumineux conçu peut être converti en deux signaux micro-ondes en utilisant les caractéristiques de dispersion de la métasurface. Sur la base de l'émetteur lumière-micro-ondes, un système de communication sans fil hybride à double canal a été réalisé, qui peut transmettre deux vidéos différentes simultanément en utilisant le schéma de multiplexage par répartition en fréquence (FDM). La méthode et la technique rapportées ouvriront de nouvelles voies pour développer des systèmes de communication hybrides à faible coût et à faible complexité.

L'émetteur hybride est mis en œuvre par une métasurface variable dans le temps programmée optiquement, qui est construite via l'intégration hétérogène d'un circuit de détection photoélectrique linéaire et à grande vitesse dans une métasurface programmable réfléchissante. Le profil de toute la plate-forme est d'environ 2 mm. Avec cette stratégie d'intégration hybride, le spectre de réflexion micro-ondes de la métasurface peut être modulé par l'intensité lumineuse à grande vitesse, réalisant ainsi la conversion et la transmission directes du signal lumière-micro-ondes. Ces scientifiques résument le principe de fonctionnement de leur émetteur hybride :

"Nous concevons une métasurface variant dans le temps programmée optiquement pour trois objectifs en un :(1) effectuer une manipulation micro-onde en temps réel par un signal lumineux variant dans le temps ; (2) réaliser la conversion directe du signal lumière-micro-onde en fonction du spectre contrôle ; (3) mettre en œuvre le FDM en utilisant la réponse de dispersion de la métasurface pour réaliser les transmissions de données à double canal dans une liaison lumière-micro-ondes."

"En utilisant l'émetteur, nous construisons en outre un système de communication sans fil hybride à double canal, dans lequel deux vidéos différentes peuvent être transférées de l'émetteur optique au récepteur micro-ondes simultanément et indépendamment. L'ensemble du processus de conversion du signal peut être entièrement réalisé sur une seule plate-forme, sans dispositifs micro-ondes ni composants optiques supplémentaires », ont-ils ajouté.

"La technique présentée est capable de mettre en œuvre simultanément la communication par lumière visible et la communication par micro-ondes, ce qui pourrait être utilisé pour certaines applications typiques où les deux liaisons de communication différentes sont nécessaires. Par conséquent, cette percée pourrait ouvrir un nouveau lieu pour les futurs multi-domaines intégrés et communications sans fil 6G à spectre complet », ont déclaré les scientifiques. + Explorer plus loin

Une métasurface numérique à commande optique pour relier la lumière visible et les communications par micro-ondes