ฉันสามารถเปลี่ยนคลื่นวิทยุให้เป็นแสงได้หรือไม่?


31

Wikipedia บอกว่าความถี่ของแสงคือ 300 THz ฉันได้สร้างเครื่องส่งสัญญาณคลื่นวิทยุที่ส่งประมาณ 100 MHz

หากฉันเพิ่มความถี่ของเครื่องส่งสัญญาณเป็น 300 THz เสาอากาศจะสร้างประกายหรือแสง?

ฉันสามารถทำวงจรนี้ได้จริง o_O หรือไม่? มีทรานซิสเตอร์หรือไอซีที่สามารถแกว่ง 300 THz ได้หรือไม่? ฉันสามารถหาตัวเหนี่ยวนำ (ขดลวด) ที่ 0.0025 pH และตัวเก็บประจุ 1 pF ได้หรือไม่?

ฉันรู้ว่ามันเป็นคำถามนิยายวิทยาศาสตร์ แต่โปรดอย่าทำให้ฉันสนุก :)


14
ทำงานเพียงอย่างรวดเร็วและทำให้การใช้ผลของการขยับสีฟ้า ..
PlasmaHH

3
เป็นไปได้ซ้ำของคำถามที่ฉันถามในphysics.stack-exchange
Connor Wolf

7
ฉันชอบคิดว่า LED เป็นขดลวด 2.5fF ขนาดโมเลกุลที่มีตัวเก็บประจุ 1pH และไดโอด ;-)
ไมเคิล

นี่เป็นคำถามที่ดีมาก
สับสน

คำตอบ:


16

เครื่องส่งสัญญาณ 300THz? (วงดนตรีระหว่างอินฟาเรดและไมโครเวฟ) - ด้วยเทคโนโลยีจำนวนมากและรู้ว่าบางที ดูhttp://www.rpi.edu/terahertz/about_us.html

300THz ทรานซิสเตอร์ / IC - ไม่

ใช้ตัวเหนี่ยวนำแบบไม่ต่อเนื่องและตัวเก็บประจุที่ความถี่เหล่านี้ ไม่ได้ที่ความถี่สูงมากตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำทั่วไปจะถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์อื่น ๆ (ดูที่โพรงเรโซแนนท์)

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ในทางทฤษฎีมีเพียงหนึ่งแตกต่างขั้นพื้นฐานระหว่าง 'โฟตอนของคลื่นวิทยุคลื่นแสงไกลข้างล่างนี้คลื่นสีแดง, ไมโครเวฟคลื่นสีม่วงเป็นพิเศษ, x-ray ฯลฯ และความแตกต่างที่เป็นพลังงานโฟตอน พลังงานนี้สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรง่าย ๆ :

                                       E = hf  

โดยที่ E = พลังงานเป็นจูล, h = ค่าคงตัวของพลังค์ (6.626 × 10−34 J · s) และ f คือความถี่ของโฟตอน

ถ้าคุณกระทืบตัวเลขคุณจะเห็นว่าพลังงานโทนิคของคลื่นวิทยุนั้นเล็กกว่าของโฟตอนแสงที่มองเห็นได้หลายล้านเท่า

การเปล่งแสงของ 'เครื่องส่งสัญญาณ' (ไปยังอุปกรณ์ออพติคอล) ใช้อิเล็กตรอนกระโดดจากระดับพลังงานหนึ่งไปยังอีกพลังงานหนึ่งแทนที่จะใช้ 'วงจรปรับ' ปรากฎว่าช่องว่างพลังงานเป็นเพียงปริมาณที่เหมาะสมเพื่อให้โฟตอนแสงที่มองเห็นได้ ไม่มี 'เทคโนโลยีเดียวที่เหมาะกับทุกคน' ที่สามารถผลิตโฟตอนของความถี่ที่แตกต่างกัน (พลังงาน) ทั่วทั้งสเปกตรัม แม้แต่อุปกรณ์โซลิดสเตตก็ยิ่งแปลกใหม่มากขึ้นตามที่คุณต้องการความถี่ที่สูงขึ้นและสูงขึ้นและแผงวงจรก็เริ่มที่จะปรากฏตัวในระบบประปาที่ซับซ้อน

มันสามารถทำได้?

บางที. การพัฒนาใหม่ในนาโนเทคโนโลยีอาจผลิตอุปกรณ์เดียวที่สามารถแปลงพลังงานจากโฟตอนคลื่นวิทยุเป็น TeraHertz, โฟตอนแสงสีแดงหรือโฟตอนแสงที่มองเห็นได้ ฯลฯ พวกเขาได้พัฒนาเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับ nanotube โดยใช้กราฟีน

ดู http://berkeley.edu/news/media/releases/2007/10/31_NanoRadio.shtml

โชคไม่ดีที่ลูกบอลคริสตัลของฉันอยู่ในระหว่างการโจมตีในขณะนี้ดังนั้นฉันมองไม่เห็นในอนาคต


ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ แต่เลเซอร์ฟรีอิเล็กตรอนอาจเป็นสิ่งที่ใกล้เคียงที่สุดกับเครื่องส่งสัญญาณวิทยุทั่วไปในโลกออพติคอลเนื่องจากพวกเขาโน้มน้าวให้มีอิเล็กตรอนที่ไม่ถูกผูกไว้จำนวนมากเพื่อโต้ตอบกับกันและกันในแบบที่เป็นการสะท้อน ที่ความถี่แสง (หรือที่ใดก็ตามจากไมโครเวฟถึง X-ray อันที่จริง)
ฮอบส์

24

ฉันสามารถทำวงจรนี้ได้จริง o_O หรือไม่?
มีทรานซิสเตอร์หรือไอซีที่สามารถแกว่ง 300 THz ได้หรือไม่?
ฉันสามารถหาตัวเหนี่ยวนำ (ขดลวด) ที่ 0.0025 pH และตัวเก็บประจุ 1 pF ได้หรือไม่?

ไม่มากไม่และไม่ แต่นี้เป็นพื้นที่ของการวิจัยที่ active: ความจริงเกี่ยวกับเฮิร์ตซ์

หลักการพื้นฐานของตัวปล่อยคลื่นวิทยุ LC ที่ปรับจูนนั้นเป็นเสียงสะท้อน เทคนิคในการผลิตสัญญาณที่ปรับความถี่สูงที่ความถี่ที่สูงขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับเสียงสะท้อนด้วยเช่นกัน แต่เนื่องจากความถี่สูงกว่าองค์ประกอบเสียงสะท้อนจึงจำเป็นต้องมีขนาดเล็กกว่ามาก คุณต้องมีระบบบางอย่างในการขยายสัญญาณโดยคำนึงถึงว่าเฮิร์ตซ์นั้นสูงกว่าความเร็วในการทำงานของทรานซิสเตอร์เกือบทั้งหมด คุณสามารถปรับแสงของความถี่เฉพาะได้โดยใช้ LASER (Light Amplification โดย Stimulated Emission of Radiation) ซึ่งเป็นกระบวนการเรโซแนนท์ ความถี่กลางสามารถผลิตได้โดยอุปกรณ์ที่เรียกว่า Klystron ซึ่งอยู่กึ่งกลางระหว่างหลอดสุญญากาศและเลเซอร์ในการทำงาน


5
+1 สำหรับการอ้างอิงที่ดี คุณอาจเชื่อมโยงไปยังห้องปฏิบัติการวิจัยที่ใช้งานอยู่ ฉันได้เดินทางไปเยี่ยมชมห้องปฏิบัติการเฮิร์ตซ์ที่ OSU ( "ขอบคุณสเปกโทรสโกในงบประมาณ" ) และฉันได้ยินมีอยู่ในห้องปฏิบัติการเฮิร์ตซ์ที่อื่น ๆ OSUและยังเป็นห้องปฏิบัติการเฮิร์ตซ์ที่อื่น ๆ OSU
davidcary

7

อาจเป็นไปได้ แต่ฉันไม่รู้จักอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริงในแบบนี้ หากคุณค้นหาคำที่เป็นไปได้คุณจะพบงานบางอย่าง แต่จะมากไปกว่าแนวการทดลองทางฟิสิกส์มากกว่าอิเล็กทรอนิกส์ ทรานซิสเตอร์มีแนวโน้มที่จะหยุดการขยายที่ต่ำกว่า 100GHz แม้สำหรับทรานซิสเตอร์ SiGe IC ที่ดีจริงๆ

ในทิศทางกลับกันมีอุปกรณ์ตรวจจับแสงที่ใช้ประโยชน์ได้จริง (เรียงลำดับ) ที่ใช้อาร์เรย์เสาอากาศนาโน ฉันเคยเห็นงานบางอย่างในประเทศเยอรมนีที่ดูมีแนวโน้มและฉันแน่ใจว่าพวกเขาไม่ใช่สถาบันเดียวที่ทำงานเกี่ยวกับเรื่องนี้ การเปลี่ยนจากแสงเป็น DC ง่ายกว่าจาก DC เป็นแสง


1
"ง่ายกว่าที่จะเปลี่ยนจากแสงไปเป็น DC ดีกว่าจาก DC ไปเป็นแสง" สิ่งที่เกี่ยวกับหลอดไฟเสียบแบตเตอรี่? : P (เป็นเรื่องตลกที่ง่ายเกินไป)
Doombot

@ Doombot- ฮ่าฮ่า แต่ไม่ใช่กับเสาอากาศเว้นแต่ว่าคุณจะได้เสาอากาศมาแรงจริงๆ ;-)
Spehro Pefhany

5

โมดูเลเตอร์ไฟฟ้าแก้วนำแสงไม่สิ่งที่ผมเชื่อว่าคุณจะถามเกี่ยวกับ นี่คือสารสกัดจากวิกิ: -

อิเล็กโทรออปติกโมดูเลเตอร์ (EOM) เป็นอุปกรณ์ออพติคอลที่มีองค์ประกอบควบคุมสัญญาณที่แสดงเอฟเฟ็กต์อิเล็กทริคออปติกใช้เพื่อปรับลำแสงของแสง การปรับอาจถูกกำหนดบนเฟสความถี่แอมพลิจูดหรือโพลาไรเซชันของลำแสง การปรับแบนด์วิดท์ที่ขยายเข้าไปในช่วงกิกะเฮิร์ตซ์นั้นเป็นไปได้ด้วยการใช้ตัวควบคุมที่ควบคุมด้วยเลเซอร์

อย่างที่คุณเห็น AM, FM หรือ PM นั้นสามารถทำได้


1
เขาต้องการสร้างแสงจริงๆไม่เพียง แต่ปรับแสงที่มีอยู่ สิ่งนี้อยู่นอกขอบเขตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แม้จะมีสเปคที่เขียนโดย noobs ที่ระบุแบนด์วิดท์ 'DC-to-daylight' (และไม่มีเสียงรบกวนและการบิดเบือน)
Spehro Pefhany

@SpehroPefhany ดีถ้าคุณ FM คุณจะได้รับแสง "ใหม่" ในแถบด้านข้าง แต่การได้รับจาก 100MHz ถึง 300THz ด้วยวิธีนั้นจะยิ่งยากกว่าการเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า : ^)
George Herold

@GeorgeHerold AO modulators น่าสนใจ มันคงจะดีถ้าได้รู้เท่า ๆ กับ Phil H. เกี่ยวกับสิ่งนี้ คุณสามารถทำสิ่ง interferometry sub-wavelength sub-loop ที่น่าสนใจได้
Spehro Pefhany

3

อืม, มีผลึกที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งคุณสามารถผสม "แสง" ของความยาวคลื่นที่แตกต่างกันได้ ค้นหา OPA's (ออปติคัลแอมป์พารามิเตอร์) แต่คุณต้องเริ่มต้นด้วยแสง ... เลเซอร์ ฉันเดาในหลักการว่าคุณสามารถเริ่มต้นด้วย 100MHz และเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าได้ถึง 300THz แต่นั่นก็เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า: ^) ถ้าฉันยืดคำถามของคุณออกไปเล็กน้อยแล้วถามว่าจะเปลี่ยนอิเลคตรอนให้เป็นแสงได้อย่างไร ... ฉันจะคิดถึงคันเร่งซึ่งคุณจะได้รับรังสีซินโครตรอน และในตอนท้ายของลำแสงอิเล็กตรอนคุณสามารถสร้างเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ (ปีที่แล้วฉันทำงานที่ FEL ซึ่งมองไม่เห็น (3-10 หนอ) แต่คุณสามารถเห็นมันเมื่อมันระเบิดในสิ่งต่าง ๆ )

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.