راه حل محققان دانشگاه تهران برای توسعه رادارهای نوری در فضا - وبلاگ فروش

به گزارش وبلاگ فروش به نقل از دانشگاه تهران، در نتیجه این پژوهش که در قالب رساله دکتری وحید غفاری و به هدایت دکتر لیلا یوسفی، دانشیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران اجرا شده است، یک سیستم یکپارچه نوری مبتنی بر فراسطح برای چرخش پرتو نوری در فضا طراحی شد.

دکتر لیلا یوسفی درباره اهمیت استفاده از چرخش پرتو در باند نوری گفت: رادار نوری، گونه ای رادار است که در فرکانس های مادون قرمز طراحی می گردد و در ساخت خودروهای بدون راننده (خودران)، نمایش هولوگرافیک، سنجش از راه دور و نقشه برداری سه بعدی به کار می رود. این رادارها برای سنجش موانع پراکنده در فضا، از چرخش نور بهره می گیرند که معمولاً به روش های مکانیکی انجام می گردد. روش های مکانیکی سرعت پایین و توان مصرفی بالا دارند. در این پژوهش، با بهره گیری از سیگنال الکتریکی برای چرخش پرتو در فضا، سرعت اسکن افزایش و توان مصرفی کاهش یافته و کل سیستم کنترل پرتو ابعاد به مراتب کوچک تری پیدا نموده است. در این روش نو، از فراسطح الکتریکی و ماده نوی به نام گرافن برای چرخش پرتو استفاده شده است.

سرپرست گروه تحقیقاتی نانوفوتونیک و فرامواد دانشگاه تهران، درباره مزایای این روش در مقایسه با سایر روش های چرخش پرتو، شرح داد: در روش هایی که در سال های اخیر ارائه شده است، عمدتاً از یک فراسطح قابل تنظیم برای چرخش پرتو نوری استفاده می گردد. فراسطح، ساختاری متشکل از مجموعه ای از الِمان های کوچک است که سلول واحد نامیده می شوند. نقص این روش ها در آن است که باید مشخصات هر سلول واحد به یاری سیگنال های الکتریکی تغییر کند.

وی ادامه داد: این موضوع باعث افزایش تعداد سیگنال های کنترلی برای چرخش پرتو و پیچیدگی زیاد سیستم و افزایش توان مصرفی می گردد. به طور مثال اگر در ساختار طراحی شده در این پژوهش از روش های قبلی استفاده می شد، برای اسکن پرتو نوری در فضا، باید نزدیک به سیصد سیگنال کنترلی در اختیار قرار می گرفت؛ در حالی که در روش پیشنهادی در این پژوهش، تنها از پنج سیگنال کنترلی برای چرخش پرتو استفاده شده است. این امر در ساده سازی ساختارهای چرخش پرتو بسیار مفید بوده و می تواند به صورت یکپارچه در رادارهای نوری به کار رود.

عضو هیأت علمی دانشگاه تهران اضافه کرد: مهندسی پرتو در این پژوهش با بهره گیری از لنز فراسطح و شکل دهی ساختار هر یک از نانوآنتن های پلاسمونیکی صورت گرفته است. دستیابی به سرعت بالای چرخش پرتو نیز به وسیله ماده گرافن، که سرعت واکنش بالایی نسبت به سیگنال الکتریکی دارد، میسر شده است. نتایج این تحقیق در حوزه مخابرات پرسرعت نوری، ادوات با چند نقطه کانونی و ذخیره سازی انرژی محیطی نیز کاربرد دارد.

یافته های این پژوهش به تازگی در مجله Scientific Reports از سوی انتشارات نیچر منتشر شده و به وسیله پیوند زیر دست یافتنی است:

Integrated optical beam steering device using switchable nanoantennas and a reflective metalens