Forskare vid Los Alamos National Laboratory återuppfinner spegeln, åtminstone för mikrovågor, potentiellt ersätta de välbekanta 3D-rätterna och mikrovågshornen vi ser på hustak och mobiltorn med platta paneler som är kompakta, mångsidig, och bättre anpassad för modern kommunikationsteknik.

"Våra nya reflektorer erbjuder lätta, lågprofilalternativ till konventionella antenner. Detta är en potentiell välsignelse för satelliter, där det är avgörande att minimera vikt och storlek, sa Abul Azad, av MPA-CINT-gruppen vid Los Alamos National Laboratory. "Panelerna kan lätt införlivas på ytor av byggnader eller markbundna fordon också."

De flesta reflektorer är ömsesidiga:i fallet med en badrumsspegel, till exempel, om du kan se någon reflekteras i det, de kan se dig också. Den nya reflektordesignen bryter mot ömsesidighet, effektivt förvandla den till en enkelriktad spegel.

Den platta reflektorn kan styras elektroniskt, vilket innebär att dess egenskaper kan konfigureras om i farten. Detta öppnar fönstret för strålstyrning, anpassad fokusering, och andra funktioner som är svåra att uppnå med konventionella antenndesigner. Miniatyriserade versioner kan förbättra chipbaserade kretsar genom att se till att signaler endast går till de avsedda komponenterna och inte leder till oavsiktliga signaler i andra delar av kretsen, ett problem som chipdesigners ofta måste oroa sig för.

Reflektorerna är sammansatta av en rad finstrukturerade elektroniska komponenter på en plan yta. Genom att applicera signaler på komponenterna kan 2D-reflektorn fungera ungefär som en 3D-antenn, och i vissa fall gör saker som ingen konventionell antenn skulle kunna göra. Denna typ av anordning är känd som en "metayta" eftersom dess egenskaper kan ändras elektroniskt för att fungera på olika sätt utan att ändra den fysiska formen på ytan.

Genom att tillföra elektriska signaler till reflektorkomponenterna, forskarna lyckades modulera metaytan för att kontrollera riktningen och frekvensen av reflekterat ljus. Det icke-ömsesidiga svaret från reflektorn kan hjälpa till att förhindra antenner från att fånga upp ekon från sina utgående sändningar och skydda känsliga kretsar från kraftfulla, potentiellt skadliga inkommande signaler.

"Vi har visat den första dynamiska metaytan som kan uppnå extrem icke-reciprocitet genom att omvandla mikrovågor till plasmoner, som är elektriska laddningsvågor på reflektorns yta, " sa Diego Dalvit, av T-4-gruppen i Los Alamos. "Detta är nyckeln till att kontrollera hur reflektorerna fungerar."

Den nya reflektorplattformen Los Alamos öppnar spännande möjligheter i olika applikationer, inklusive adaptiv optik som kan ta hänsyn till störningar som stör signaler, envägs trådlös överföring, och nya antenndesigner.