Nykytekniikan käyttö vaatii yhä tehokkaampien signaalinsiirtomenetelmien käyttöä. Näitä vaatimuksia rajoittaa kuitenkin vastavuoroisuus - fysiikan laki, joka pakottaa valonsiirron identtisiksi vastakkaisiin suuntiin. Nykyään näihin haasteisiin vastataan erottimilla, joissa hyödynnetään ulkoista magneettikenttää ohjaamaan aaltoja yhteen suuntaan.
Menetelmä on kuitenkin kallis eikä magneetteihin perustuvaa tekniikkaa voida integroida piipohjaisiin piireihin ja järjestelmiin. City University of New York (CUNY) ja Texas Austinin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden valoaallon erottelumenetelmän, joka voi ratkaista nämä haasteet.
- Olemme työskennelleet vastavuoroisuuden poistamisessa ilman magneetteja muutaman vuoden ajan. Aiemmin olemme tutkineet laitteita, joissa on liikkuvia tai ajan suhteen muuttuvia elementtejä, mutta nämä lähestymistavat aiheuttavat muita teknisiä haasteita, kertoi fysiikan professori Andrea Alù.
- Uudessa tutkimuksessa osoitetaan, että ei-magneettinen laite, joka ei sisällä ulkoista virtalähdettä - sopivasti räätälöityjen epälineaarisuuksien ansiosta - voi rikkoa rajusti siirtosymmetriaa ja toteuttaa tehokkaan laajakaistaisen erottelun.
Aiemmat yritykset epälineaarisuuden käyttämiseksi erottelun indusoimiseksi ovat olleet heikkoja, koska ne ovat perustuneet yhteen epälineaariseen resonaattoriin.
Tutkijaryhmä kykeni ratkaisemaan tämän ongelman käyttämällä kahta viivelinjan kautta kytkettyä tarkasti suunniteltua epälineaarista resonaattoria, ja osoittaen, että tämä on minimaalinen konfiguraatio, joka mahdollistaa vähäisen hävikin yksisuuntaisen siirron laajalla kaistanleveydellä.
Piirilevylle painetut yhdistetyt komponentit muodostivat erittäin tehokkaan, täysin passiivisen erottimen, joka tarjoaa erinomaisen signaalin eheyden.
Tutkijatiimi ennakoi, että havainnot voivat olla hyödyllisiä useissa eri tekniikoissa, kuten kulutuselektroniikka, kirurgiset laserit, autoteollisuuden tutka- ja lidar-järjestelmät sekä nanofotoniset piirit ja järjestelmät.
Seuraava tutkimusvaihe tutkii erilaisia lähestymistapoja, joilla hienosäätää erottimen toimivuutta. Näihin kuuluu esimerkiksi mahdollisten epälineaaristen resonaattoreiden lisätyyppien realisoimista kiertoelimien ja muiden moniporttilaitteiden toteuttamiseen.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 14.2.2018
ETN:n digitaalinen aikakauslehti ETNdigi 1/2026 on julkaistu. Uusi numero kokoaa yhteen elektroniikka-alan keskeisiä teknologiateemoja kvanttilaskennasta ja tekoälystä energiatehokkaaseen tehoelektroniikkaan, IoT-järjestelmiin ja ajoneuvojen latausinfrastruktuuriin.
Nokian toimitusjohtaja Justin Hotard arvioi yhtiön Yhdysvaltain arvopaperimarkkinavalvoja SEC:lle toimittamassa Form 20-F 2025 -vuosiraportissa, että mobiiliverkkomarkkina ei ole lähivuosina varsinainen kasvuala. Hänen mukaansa markkinan odotetaan pysyvän lähinnä vakaana samalla kun Nokia keskittyy parantamaan liiketoiminnan kannattavuutta.
Lääkintälaitteiden internet (IoMT) yhdistää diagnostiikan, puettavat anturit ja sairaalalaitteet pilvipohjaisiin järjestelmiin. Etävalvonta, reaaliaikainen data ja koneoppiminen lupaavat parempaa hoidon laatua ja kustannussäästöjä, mutta samalla ratkaistavaksi jäävät yhteentoimivuus, sääntely ja tietoturva.