آنتن پلاسما مانند شمشیر نوری از هوای یونیزه شده لیزری برای انتقال امواج رادیویی استفاده می کند

توسط مت شیپمن، دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

محققان تکنیکی را نشان داده اند که از لیزر برای تولید یک آنتن پرتو پلاسما که قادر به انتقال امواج رادیویی است استفاده می کند. مقاله "آنتن پلاسما-رشته القا شده با لیزر با فرکانس 30 مگاهرتز VHF فرستنده" در مجله IEEE Microwaves منتشر شده است.

پریا دارشنی، نویسنده مسئول و دکترای تخصصی می گوید: «آنتن پرتو پلاسما شبیه یک شمشیر نوری است و قابل تنظیم است، به این معنی که ما باید بتوانیم در طیف وسیعی از فرکانس ها ارسال کنیم. دانشجوی دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی "و در حالی که ما توانایی آن را برای خدمت به عنوان یک آنتن که می تواند سیگنال های رادیویی را دریافت کند نشان نداده ایم، دلیلی وجود ندارد که باور کنیم به عنوان یک گیرنده نیز کار نمی کند."

پل فرانزون، یکی از نویسندگان مقاله و استاد برجسته مهندسی برق و کامپیوتر در ایالت NC می‌گوید: «این یک مفهوم جدید هیجان‌انگیز است که به فرد امکان می‌دهد یک آنتن سفارشی‌سازی شده بدون مکانیسم‌های پیاده‌سازی مکانیکی پیچیده داشته باشد».

طول آنتن مهم است زیرا فرکانس هایی را که امواج رادیویی می توانند ارسال و دریافت شوند را کنترل می کند. اما دستکاری طول آنتن ها برای جابجایی محدوده فرکانس دلخواه می تواند در برخی از کاربردها - مانند فناوری های اکتشاف فضا - چالش برانگیز باشد.

درشنی می‌گوید: «یکی از سؤالاتی که می‌خواستیم با این کار بررسی کنیم این بود که آیا امکان ایجاد آنتن‌های پلاسما با استفاده از لیزر وجود دارد که به ما امکان می‌دهد آنتن‌هایی را با هر طولی که لازم بود تولید کنیم. و ما اکنون نشان داده‌ایم که ممکن است.»

با شلیک یک پرتو لیزر با قدرت و قطر خاص، محققان می‌توانند یک پرتو نازک هوا را یونیزه کنند و یک محور مشخص از پلاسما به نام رشته پلاسما ایجاد کنند.

اما برای تبدیل آنتن پلاسما به ابزاری کاربردی، محققان همچنین باید راهی برای اتصال آنتن به فناوری رادیویی برای انتقال سیگنال رادیویی ایجاد کنند.

برای حل این مشکل، محققان همچنین یک تغذیه آنتن بدون تماس را ایجاد و نشان دادند که از یک حلقه فلزی تشکیل شده است که به عنوان خازن عمل می کند. لیزر از حلقه عبور می کند و یک رشته پلاسما ایجاد می کند که توسط خازن احاطه شده است. با تولید یک میدان الکترومغناطیسی با خازن، محققان می‌توانند با پرتو پلاسما بدون تماس با آن تعامل داشته باشند.

در مجموع، این فرآیند به این صورت عمل می کند: یک ژنراتور فرکانس رادیویی سیگنالی را به خازن وارد می کند و میدان الکترومغناطیسی مناسب را ایجاد می کند که سپس باعث می شود آنتن رشته پلاسما امواج رادیویی را با فرکانس مناسب ارسال کند.

دارشنی می‌گوید: «با کنترل پارامترهای لیزر، می‌توانید ویژگی‌های رشته پلاسما از جمله طول آن را کنترل کنید. "این برای برنامه هایی با ارزش است که در آنها به آنتنی نیاز دارید که بتواند همه فرکانس ها را جارو کند. اما یک مزیت دیگر نیز وجود دارد.

دارشنی می‌گوید: «همچنین برنامه‌هایی وجود دارند که در آنها مهم است که بتوانیم زاویه آنتن را کنترل کنیم تا جهت حرکت رادار را هدف قرار دهیم یا قدرت سیگنالی را که می‌خواهیم دریافت کنیم، بهبود دهیم.» تکنیکی که ما در اینجا نشان داده‌ایم به کاربران این امکان را می‌دهد که زاویه آنتن رشته پلاسما را از طریق هدایت پرتو کنترل کنند - به سادگی جهت لیزر را تغییر دهند.

در درازمدت، این فناوری نوید استفاده در کاربردهای مختلف را دارد. ماهواره‌ها و فناوری‌های اکتشاف فضایی یکی از زمینه‌های بالقوه مورد علاقه هستند، زیرا بار و توانایی اسکن در طیف وسیعی از فرکانس‌ها هر دو ملاحظات مهمی هستند.

فرانزون می گوید: در مدار پایین زمین، هوای کافی برای تشکیل پلاسما وجود دارد.

دارشنی می‌گوید: «این اولین قدم است، اما یک قدم بزرگ است – این اولین باری است که کسی نشان داده است که آنتن‌های رشته‌ای پلاسما می‌توانند کار کنند». اکنون که نشان دادیم ممکن است، می‌توانیم عملکرد آن را بهبود بخشیم.»

این مقاله توسط آرتور دوگاریو از دانشگاه A&M تگزاس و دانشگاه پرینستون، که در اندازه‌گیری‌ها کمک کردند، تالیف شد.

پریا درشنی و همکاران، آنتن فرستنده رشته پلاسما با فرکانس 30 مگاهرتز VHF، IEEE Journal of Microwaves (2026). DOI: 10.1109/jmw.2026.3722433

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →