Czy mogę zamienić fale radiowe w światło?

31

Wikipedia twierdzi, że częstotliwość światła wynosi 300 THz. Zrobiłem nadajnik fal radiowych, który transmituje około 100 MHz.

Jeśli zwiększę częstotliwość nadajnika do 300 THz, czy antena będzie wytwarzać iskrę lub światło?

Czy mogę zrobić ten obwód praktycznie o_O? Czy jest jakiś tranzystor lub układ scalony, który może oscylować 300 THz? Czy mogę znaleźć indukcyjność (cewkę) 0,0025 pH i kondensator 1 pF?

Wiem, że to pytanie science fiction, ale proszę, nie śmiej się ze mnie :)

Michael George
źródło
14
Po prostu biegnij szybko i skorzystaj z efektu niebieskiego przesunięcia ..
PlasmaHH
3
Możliwy duplikat pytania, które zadałem na temat fizyki. Wymiana stosów
Connor Wolf,
7
Lubię myśleć o LED jako o cewce 2,5fF o wielkości molekularnej połączonej szeregowo z kondensatorem 1pH i diodą. ;-)
Michael
To jest bardzo dobre pytanie.
Zawsze zdezorientowany

Odpowiedzi:

16

Nadajnik 300THz? (pasmo między podczerwienią a mikrofalami) - z dużą ilością technologii i być może wiedzą. Zobacz http://www.rpi.edu/terahertz/about_us.html

Tranzystor 300THz / IC - nie.

Używać dyskretnych induktorów i kondensatorów na tych częstotliwościach? Nie. Przy bardzo wysokich częstotliwościach konwencjonalne kondensatory i cewki indukcyjne są zastępowane innymi urządzeniami (patrz wnęki rezonansowe)

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Teoretycznie istnieje tylko jedna podstawowa różnica między „fotonem” fal radiowych, fal świetlnych, fal dalekiej podczerwieni, mikrofal, fal ultrafioletowych, promieni rentgenowskich itp., A tą różnicą jest energia fotonu . Energię tę można obliczyć za pomocą prostej formuły:

                                       E = hf  

gdzie E = energia w dżulach, h = stała Plancka (6,626 × 10–34 J · s), a f to częstotliwość fotonu.

Po rozbiciu liczb zobaczysz, że energia fotonowa fali radiowej jest miliony razy mniejsza niż energia fotonu światła widzialnego.

„Nadajniki” emitujące światło (do urządzeń optycznych) wykorzystują elektrony przeskakujące z jednego poziomu energii na drugi, a nie „zestrojony obwód”. Okazuje się, że przerwa energetyczna jest odpowiednią wartością do uzyskania fotonu światła widzialnego. Nie ma „jednej technologii dla wszystkich”, która mogłaby wytwarzać fotony o różnych częstotliwościach (energiach) w całym spektrum. Nawet urządzenia półprzewodnikowe stają się bardziej egzotyczne, ponieważ wymagasz coraz wyższych częstotliwości, a płytki drukowane zaczynają wyglądać na skomplikowane hydrauliczne.

Czy da się to zrobić?

Być może. Nowe osiągnięcia w nanotechnologii mogą z powodzeniem wyprodukować jedno urządzenie zdolne do przekształcania energii z fotonów fal radiowych w TeraHertz, fotony w podczerwieni lub świetle widzialnym itp. Opracowali już nadajniki i odbiorniki nanorurkowe wykorzystujące grafen.

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

Niestety moja kryształowa kula jest w tej chwili na granicy, więc nie widzę jej w przyszłości.

JIm Dearden
źródło
Nie jestem ekspertem, ale lasery na swobodnych elektronach mogą być w jakiś sposób najbliższe konwencjonalnemu nadajnikowi radiowemu w świecie optycznym, ponieważ przekonują wiązkę niezwiązanych elektronów do interakcji ze sobą w taki sposób, aby rezonować przy częstotliwościach światła (w rzeczywistości od mikrofalówki po promieniowanie rentgenowskie).
hobbs
24

Czy mogę zrobić ten obwód praktycznie o_O?
Czy jest jakiś tranzystor lub układ scalony, który może oscylować 300 THz?
Czy mogę znaleźć indukcyjność (cewkę) 0,0025 pH i kondensator 1 pF?

Nie całkiem, nie i nie. Ale jest to obszar aktywnych badań: The Truth About Terahertz .

Podstawową zasadą tuningowanego nadajnika radiowego LC jest rezonans. Techniki wytwarzania sygnałów o wysokiej częstotliwości na wyższych częstotliwościach są również oparte na rezonansie, ale ponieważ częstotliwość jest wyższa, elementy rezonansowe muszą być znacznie mniejsze. Potrzebujesz również systemu do wzmacniania sygnału, pamiętając, że teraherc jest powyżej prędkości roboczej prawie wszystkich tranzystorów. Możesz dostroić światło o określonej częstotliwości za pomocą LASERA (Wzmocnienie światła przez stymulowaną emisję promieniowania), który jest również procesem rezonansowym. Częstotliwości pośrednie mogą być wytwarzane przez urządzenie zwane Klystron, które znajduje się w połowie odległości między lampą próżniową a laserem.

pjc50
źródło
5
+1 za dobre odniesienie. Możesz również link do aktywnych laboratoriów badawczych. Odwiedziłem laboratorium terahercowe w OSU ( „Spektroskopia THz w budżecie” ) i słyszę, że istnieje laboratorium terahercowe w innym OSU, a także laboratorium terahercowe w drugim, innym OSU .
Davidcary
7

Być może jest to możliwe, ale nie znam praktycznych urządzeń, które działają w ten sposób. Jeśli szukasz prawdopodobnych terminów, znajdziesz trochę pracy, ale bardziej na podstawie eksperymentów fizyki niż elektroniki. Tranzystory mają tendencję do przerywania wzmocnienia przy częstotliwości poniżej 100 GHz, nawet w przypadku naprawdę dobrych tranzystorów SiGe IC.

W odwrotnym kierunku istnieją (w pewnym sensie) praktyczne urządzenia do wykrywania światła, które wykorzystują układ nano-anten. Widziałem prace w Niemczech, które wyglądały obiecująco i jestem pewien, że nie są to jedyne instytucje, które nad tym pracują. Łatwiej jest przejść ze światła na prąd stały niż z prądu stałego na światło.

Spehro Pefhany
źródło
1
„Łatwiej jest przejść ze światła na prąd stały niż z prądu stałego na światło”. Co z żarówką podłączoną do akumulatora? : P (ok, to zbyt łatwy żart)
Doombot
@ Doombot-haha. Ale nie z układem antenowym, chyba że anteny są naprawdę, naprawdę gorące. ;-)
Spehro Pefhany
5

Modulator elektrooptycznym robi co wierzę prosicie o. Oto fragment z wiki: -

Modulator elektrooptyczny (EOM) to urządzenie optyczne, w którym element modulowany sygnałem wykazujący efekt elektrooptyczny służy do modulowania wiązki światła. Modulacja może być narzucona na fazę, częstotliwość, amplitudę lub polaryzację wiązki. Zakresy modulacji sięgające zakresu gigaherców są możliwe dzięki zastosowaniu modulatorów sterowanych laserowo.

Jak widać, osiągalne są AM, FM lub PM.

Andy aka
źródło
1
On chce stworzyć światło, a nie tylko modulować światło istniejące. Jest to poza sferą elektroniki, pomimo specyfikacji napisanych przez noob, które określają ekwiwalent przepustowości „DC-to-day” (zero szumów i zniekształceń).
Spehro Pefhany
@SpehroPefhany, cóż, jeśli FM, dostaniesz trochę „nowego” światła w bocznych pasmach. Ale przejście od 100 MHz do 300 MHz w ten sposób będzie jeszcze trudniejsze niż podwojenie w górę. : ^)
George Herold
@GeorgeHerold modulatory AO są interesujące. Byłoby miło wiedzieć tyle samo, co Phil H. Możesz robić z nimi interesujące interferometry pod-falowe w pętli zamkniętej.
Spehro Pefhany
3

Hmm, no cóż, kryształy są nieliniowe, dzięki czemu można mieszać „światło” o różnych długościach fal. Szukaj OPA (optycznych wzmacniaczy parametrycznych). Ale musisz zacząć od światła ... lasera. Myślę, że w zasadzie możesz zacząć od 100 MHz i podwoić do 300 THz, ale to dużo podwajania: ^) Jeśli trochę rozciągnę twoje pytanie i zapytam, jak zamienić elektrony w światło ... (nie w atomie) Pomyślałbym o akceleratorach, w których dostajesz promieniowanie synchrotronowe. Na końcu wiązki elektronów możesz zbudować laser na swobodnych elektronach. (Wiele lat temu pracowałem w FEL, niezbyt widocznym (3-10 um), ale można to było zobaczyć, gdy rozwiał dziury.)

George Herold
źródło