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研究人员通过合成霍尔效应实现单向无线电传输

时间：2022-02-26 10:25:06 来源：

这是用于展示无线电波的霍尔效应的微带电路。

伊利诺伊大学的研究人员在Urbana-Champaign中已经复制了物理学中最众所周知的电磁效应之一，霍尔效应，使用无线电波（光子）代替电流（电子）。它们的技术可用于创建高级通信系统，该系统在一个方向上提升信号传输，同时吸收沿相反方向的信号。

由于带电粒子与电磁场之间的相互作用，在1879年在1879年发现的霍尔效应发生。在电场中，带负电的粒子（电子）经历与场的方向相对的力。在磁场中，移动电子在垂直于它们的运动和磁场的方向上经验力。这两种力在霍尔效应中结合，其中垂直电场和磁场组合以产生电流。光线不充电，因此常规电源和磁场不能用于产生类似的“光流”。然而，在最近在物理审查信中发表的一篇文章中，研究人员在他们所谓的“合成电源和磁场”的帮助下完成了这一点。

团队成员Kitt Peterson专门从事Gaurav Bahl研究实验室的电磁和光学。

主要调查员Gaurav Bahl的研究小组一直在努力改善无线电和光学数据传输以及光纤通信的几种方法。今年早些时候，该集团利用了光和声波之间的互动，以抑制来自材料缺陷的光的散射，并在光学中发表了结果。2018年，团队成员克里斯托弗彼得森是一家科学推进论文的领先作者，这解释了一种技术，该技术通过允许天线通过称为非传导耦合的过程同时发送和接收相同频率的信号来解释通信所需的带宽。

在目前的研究中，Peterson提供了另一种有希望的方法来定向控制数据传输，使用类似于霍尔效应。该团队代替电流，通过创建合成电场和磁场产生“光的电流”，其影响光线相同的方式影响电子。与传统的电场不同，通过改变光在两个空间和时间中的结构来产生这些合成字段。

“虽然无线电波不携带充电，因此不要从电场或磁场经历力，但物理学家已知几年来，可以通过在空间或时间的结构中的结构限制光线来产生等效的力量。”彼得森解释说。“时间的变化率在时间上有效地与电场成比例，并且空间的变化率与磁场成比例。虽然这些合成领域先前被单独考虑，但我们表明它们的组合以与其影响电子的方式相同的方式影响光子。“

通过创建专门设计的电路来增强这些合成领域和无线电波之间的相互作用，团队利用了霍尔效应的原理来促进一个方向上的无线电信号，增加它们的强度，同时也停止和吸收了另一个信号方向。他们的实验表明，通过合成领域的右组合，信号可以在一个方向上有效地透过电路超过1000倍而不是相反方向。他们的研究可用于生产从潜在有害干扰保护无线电波源的新设备，或者有助于确保敏感量子机械测量准确。该团队还在研究实验，该实验将概念扩展到其他类型的波浪，包括光线和机械振动，因为它们看起来基于在其原始领域之外应用霍尔效应建立一类新的设备。

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除了Peterson和Bahl，毛林毛林泰勒Hughes教授和伊利诺伊州物理系）和Wladimir Benalcazar博士（宾夕法尼亚州立大学的物理学）劳动力作者也有助于这项工作的理论发展。

参考：

“通过综合电源和磁场调制谐振器链中的强大的非侵入性”“通过克里斯托弗W.Peterson，Wladimir A. Benalcazar，Mao Lin，Taylor L. Hughes和Gaurav Bahl，2019年8月7日，物理审查信
.DOI：10.1103 / physrevlett.123.063901

“综合声音使非竞争耦合到任意谐振器网络”由Christopher W.Peterson，Seunghwi Kim，Jennifer T. Bernhard和Gaurav Bahl，2018年6月8日，科学推进.DOI：
10.1126 / sciadv.aat0232


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