Vedci z Varšavskej univerzity predstavili úplne optický rádiový prijímač založený na atómoch Ridbergových. Zariadenie je napájané laserovým svetlom. Nová technológia zabezpečuje vysokú citlivosť. Výskumníci pracujú na komercializácii na objednávku Európskej vesmírnej agentúry.
Tím z Varšavskej univerzity vytvoril nový typ rádiového prijímača, ktorý funguje výlučne pomocou laserového svetla a pary rubídu. Zariadenie premieňa mikrovlny na infračervené žiarenie vďaka atómom v Ridbergových stavoch, čo umožňuje čítať amplitúdu aj fázu signálu bez kovovej antény.
Ako funguje nový prijímač?
V klasických systémoch prenosu a príjmu sú rádiové vlny zachytávané kovovou anténou a potom sa pomocou elektroniky vysoké frekvencie zmiešavajú s nižšími rozsahmi v superheterodynovom procese. Tím z Varšavskej univerzity nahradil tieto prvky „optickým zmiešavačom”.
Vo vákuovej komore s parami rubídu sú jednotlivé atómy pomocou troch presných laserov excitované do ridbergovských stavov, kde sa ich elektróny stávajú veľmi citlivými na mikrovlnné pole. Pod vplyvom týchto vĺn elektróny vyžarujú infračervené žiarenie s fázou, ktorá odráža fázu mikrovĺn; porovnaním vyžiareného infračerveného žiarenia s referenčnou hodnotou sa získajú údaje o amplitúde a fáze mikrovĺn.
„V našich experimentoch sme nahradili anténu a elektronický zmiešavač novým prostriedkom – akousi umelou polárnou žiari“, povedal doktor Michal Parniak, vedúci výskumnej skupiny v Centre optických kvantových technológií Varšavskej univerzity. Na práci sa podieľali aj Sebastian Borówka, Mateusz Mazelanik a Wojciech Wasilewski.
Tím UV využíva optické dutiny a dodatočné referenčné lasery na udržanie stabilného rytmu pohybu elektrónov. V praxi to znamená možnosť neinvazívneho merania slabých mikrovlnných polí bez ich narušenia kovovými prvkami, čo má význam pre presné kalibrovanie a detekciu.
Vedci informujú o perspektívach miniaturizácie: v budúcnosti môže detektor nadobudnúť formu zosilnenia na optickom vlákne, po ktorom budú prúdiť lasery a prijímať sa infračervené žiarenie. Konečné merania a úpravy sa môžu vykonávať aj vo vzdialenosti niekoľkých desiatok metrov od zdrojov mikrovĺn, čo umožní vykonávať diskrétne merania. Zaujímavé je, že anténa na svoju činnosť nepotrebuje ani elektrinu.
Komercionalizácia tejto technológie začala na objednávku Európskej vesmírnej agentúry od začiatku roka 2025, čo svedčí o záujme o satelitné aplikácie, ako aj zo strany normalizačných a vojenských inštitúcií. Pre trh to znamená potenciálny príchod nových dodávateľov meracích prístrojov a optických senzorov, ako aj možnosť spolupráce poľských výskumných inštitútov s medzinárodnými agentúrami.
Hoci dnes ide ešte o laboratórne riešenie, jeho možnosti sú obrovské. Vďaka svojej presnosti a absencii kovových prvkov môže byť anténa použitá tam, kde klasická elektronika nestačí, napríklad vo vesmíre, v meracích alebo zdravotníckych zariadeniach.
V budúcnosti môžu takéto zariadenia zlepšiť kvalitu bezdrôtovej komunikácie, vrátane satelitného internetu alebo sietí 6G, a tiež zabezpečiť bezpečnú kvantovú komunikáciu, odolnú voči odpočúvaniu. Časom môže táto technológia nájsť uplatnenie v našich každodenných zariadeniach, ako sú smartfóny, televízory, routery.
