Elteknisk forskning om extremt små antenner har gjort framsteg som kan ha stor inverkan på säkert informationsutbyte, ger USA tillgång till ett frekvensband som inget annat land kan nå.

Elektroteknikprofessor Magda El-Shenawees Terahertz Imaging and Spectroscopy Lab är känt för sin revolutionerande forskning om upptäckt av bröstcancertumörer med hjälp av terahertz imaging-teknik. Nu, El-Shenawee har publicerat ett papper som antyder att terahertz-antenner kan få sina signaler förstärkta för användning vid överföring av information.

Hennes papper, med titeln "Plasmonic Nanodisk Thin-film Terahertz Photoconductive Antenna, "presenterades vid den internationella konferensen för antenner och förökning i Boston förra månaden. Forskningen genomfördes i samarbete med TeraView Ltd., en stor tillverkare av terahertz -system i Storbritannien.

Terahertz -antenner är små, bara en bråkdel av en millimeter i storlek. Som jämförelse, mikrovågsantennerna som används i mobiltelefoner är mer än 10 gånger så stora. De nyskapade terahertz-antennerna har skickat forskare runt om i världen i tävlingar för att förbättra dess effektivitet.

Nuvarande antenner på marknaden ger mycket låg effekt, en bråkdel av en milliwatt, vilket är lämpligt för vissa applikationer, såsom bildbehandling av bröstcancer. Dock, nuvarande effektbegränsningar gör antennen sämre för användning i potentiella applikationer som radarsystem för försvar och höghastighets trådlös kommunikation.

Utmaningen, El-Shenawee sa, är att styrkan hos en terahertzvåg försvagas när den färdas på grund av dess känslighet för vatten, inklusive fukt i luften. För att vågen ska resa längre sträckor, den sändande terahertz -antennen behöver utstråla elektromagnetiska vågor med högre effekt vid källan.

El-Shenawees idé för att förbättra terahertz-antennens effektivitet innebär att förbättra antennmaterialet och designen. Hon samarbetar med Hugh Churchill, en materialvetare och biträdande professor i fysik vid J. William Fulbright College of Arts and Sciences, och Miaoqing Huang, en docent i datavetenskap vid Ingenjörshögskolan.

Gruppens plan är att tillhandahålla överlägsen terahertz-emission byggd på plasmonisk tunnfilmsenhetsarkitektur. Tidiga resultat har visat en trefaldig ökning av effektuttaget.

Shenawees nuvarande terahertz-antenn byggdes med nanodiskarrayer ovanpå en tunn film av en halvledare. I detta fall, lågtemperatur odlad Gallium Arsenid, ett typiskt material för denna typ av antenner, var använd. Antennen är upphetsad av femtosekundlaser, med antennelektroder placerade under halvledaren för att öka ljuset som fångas i halvledaren och fotoströmmen, och därmed den utstrålade terahertzkraften.

Än så länge, den uppnådda effekten är 3 mikrowatt, jämfört med konventionella antenner som ger 1 mikrovatt.

Högdrivna terahertz-antenner som den som föreslås av El-Shenawees forskning har tillämpningar inom höghastighetselektronik trådlös kommunikation. El-Shenwaee sa att tillämpningar inom försvarskommunikation, särskilt när det gäller tillförlitlig överföring och säkert informationsutbyte, kan vara betydande.

"Om vi ​​kan föra fram terahertz-antenner genom att öka deras uteffekt, USA kommer att använda ett frekvensband som inget annat land har teknologin för ännu, " Hon sa.