| 0 |
|
Недавно опубликованная статья в Nature Electronics подробно описывает, как ученые из Advanced Science Research Center (ASRC) в GC/CUNY (The City College of New York) использовали массив нелинейных резонаторов для предотвращения разрушения сигнала при повреждении электронных схем.
Люди все больше зависят от своих мобильных телефонов, планшетов и других портативных устройств, которые помогают им ориентироваться в повседневной жизни. Но эти устройства склонны к сбоям, часто вызванным небольшими дефектами в их сложной электронике, что в результате может прервать их регулярное использование. Теперь инновации исследователей из ASRC в GC/CUNY обеспечивают надежную защиту схемы от повреждения, которое влияет на передачу сигнала.
Прорыв был сделан в лаборатории Андреа Алу (Andrea Alù), директора Photonics Initiative ASRC. Алу и его коллеги из CUNY, Техасского университета в Остине и Тель-Авивского университета были вдохновлены конструктивной работой трех британских исследователей, получивших за нее Нобелевскую премию по физике за 2016 год, которая обнаружила, что особые свойства материи (например, электропроводность) могут сохраняться в некоторых материалах, несмотря на непрерывные изменения формы вещества. Это понятие связано с топологией - отраслью математики, изучающей свойства пространства, которые сохраняются при непрерывных деформациях.
«За последние несколько лет был проявлен большой интерес к переводу этой концепции топологии от науки о материалах к распространению света, - сказал Алу. - Мы достигли двух целей в этом проекте: во-первых, мы показали, что мы можем использовать топологию для обеспечения надежного распространения электромагнитных волн в электронике и компонентах цепи. Во-вторых, мы показали, что присущая устойчивость, связанная с этими топологическими явлениями, может самоиндуцироваться сигналом, движущимся по цепи, и что мы можем достичь этой устойчивости с помощью подходящих подогнанных нелинейностей в матрицах схемы».
Для достижения своих целей команда использовала нелинейные резонаторы для формирования зонной диаграммы матрицы схем. Матрица была спроектирована так, чтобы изменение интенсивности сигнала могло вызвать изменение топологии зонной диаграммы. Для низких интенсивностей сигнала электронная схема была разработана для поддержки тривиальной топологии и, следовательно, не защищала от дефектов. В том случае, когда дефекты были введены в матрицу, это отрицательно сказывалось на передаче сигнала и на функциональности схемы.
Однако когда напряжение было увеличено выше определенного порога, топология полосы частот автоматически изменялась и передача сигнала не была затруднена из-за произвольных дефектов, введенных в матрицу схем. Это дало прямое подтверждение топологического перехода в схеме, которая была переведена на самоиндуцированную устойчивость к дефектам и неупорядоченности.
«Как только мы приложили более высокое напряжение, система переконфигурировала себя, индуцировав топологию, распространяющуюся по всей цепочке резонаторов и позволяя передавать сигнал без каких-либо проблем», - сказал А. Ханикаев, профессор Городского колледжа Нью-Йорка и соавтор исследования. - Поскольку система нелинейна, она может подвергнуться необычному переходу, который обеспечивает надежную передачу сигнала, даже если есть дефекты или повреждение схемы».
«Эти идеи открывают захватывающие возможности для надежной электроники и показывают, как сложные концепции математики, такие как топология, могут оказывать реальное воздействие на общие электронные устройства, - сказал Якир Хадад (Yakir Hadad), ведущий автор и бывший постдок в группе Алу, а в настоящее время - профессор Тель-Авивского университета в Израиле. - Подобные идеи могут быть применены к нелинейным оптическим схемам и расширены для двух- и трехмерных нелинейных метаматериалов».
Исследователи использовали нелинейные резонаторы для формирования матрицы схемы, функция которой оказалась по своей природе устойчивой к дефектам, которые обычно прерывали передачу сигнала
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
