Новый экран блокирует электромагнитные помехи, позволяя передавать беспроводные оптические сигналы

Исследователи впервые экспериментально продемонстрировали механически гибкую серебряную сетку, которая является визуально прозрачной, обеспечивает высококачественную беспроводную оптическую связь в инфракрасном диапазоне и эффективно экранирует электромагнитные помехи в части X-диапазона микроволнового радиодиапазона. Оптические каналы связи важны для работы многих устройств и часто используются для дистанционного зондирования и обнаружения.

Электронные устройства теперь можно найти в наших домах, на заводах и в медицинских учреждениях. Экранирование от электромагнитных помех часто используется для предотвращения взаимодействия электромагнитного излучения этих устройств друг с другом и влияния на их работу.

Электромагнитное экранирование, которое также используется в вооруженных силах для сокрытия оборудования и транспортных средств от противника, также может блокировать оптические каналы связи, необходимые для дистанционного зондирования, обнаружения или работы устройств. Экран, который может блокировать помехи, но позволяет использовать оптические каналы связи, может помочь оптимизировать работу устройства в различных гражданских и военных условиях.

«Многие обычные прозрачные экраны от электромагнитных помех пропускают только видимые световые сигналы», — сказал руководитель исследовательской группы Лю Ян из Чжэцзянского университета в Китае. «Однако видимые длины волн плохо подходят для оптической связи, особенно в свободном пространстве или беспроводной связи, из-за огромного количества фонового шума».

В журнале Оптические материалы Экспресс, исследователи описывают свою новую сетку. Они показывают, что в сочетании с прозрачным силиконом и полиэтиленом он может обеспечить высокую среднюю эффективность электромагнитного экранирования 26,2 дБ в диапазоне X с хорошим оптическим пропусканием в широком диапазоне длин волн, в том числе в инфракрасном диапазоне.

«Мы используем сверхширокую прозрачность и низкую дымку металлической микросетки, чтобы продемонстрировать эффективное электромагнитное экранирование, видимую прозрачность и высококачественную оптическую связь в свободном пространстве», — сказал Ян. «Расположение сетки между прозрачными материалами улучшает химическую стабильность и механическую гибкость серебряной сетки, а также придает качество самоочищения. Эти свойства позволяют широко применять нашу серебряную сетку как внутри помещений, так и снаружи, даже на агрессивных средах и материалах произвольной формы. поверхности».

Гибкая и прозрачная сетка

Исследователи разработали новую серебряную сетку с очень простой структурой — повторяющийся рисунок квадратной сетки, нанесенный на прозрачную и гибкую полиэтиленовую подложку. Непрерывная сетчатая структура делает серебряную сетку очень гибкой, снимая напряжение при изгибе. Поскольку прозрачность серебряной сетки в первую очередь определяется коэффициентом раскрытия, мерой размера отверстий в сетке, она не зависит от длины волны падающего света.

«Большой коэффициент открытия, например, полезен для высокой широкополосной прозрачности и низкой мутности, но вреден для высокой проводимости и, следовательно, эффективности электромагнитного экранирования», — сказал Ян. «Поскольку физические параметры нашей сетки можно легко оптимизировать, изменяя период сетки, ширину и толщину линий, легче достичь хорошо сбалансированных оптических, электрических и электромагнитных свойств по сравнению с тем, что возможно с другими видами прозрачных проводящих пленок, таких как таких как сети серебряных нанопроволок, ультратонкие металлические пленки и материалы на основе углерода».

Чтобы продемонстрировать свою новую технологию, исследователи изготовили серебряную сетку на полиэтиленовой подложке. Сетка имела период сетки примерно 150 мкм, ширину линии сетки примерно 6 мкм и толщину в диапазоне от 59 до 220 нм. Затем его покрыли слоем полидиметилсилоксана толщиной 60 мкм. Полученная пленка показала высокое пропускание в широком диапазоне длин волн от 400 до 2000 нм и поверхностное сопротивление всего 7,12 Ом/кв.м, что обеспечило высокую эффективность электромагнитного экрана до 26,2 дБ в диапазоне X. Исследователи также показали, что пленка может экранировать низкочастотные сигналы мобильных телефонов.

Исследователи предупреждают, что эта работа является всего лишь демонстрацией прототипа, поэтому есть много возможностей для улучшения. Например, использование более проводящих материалов повысит эффективность электромагнитного экранирования, а материалы, которые более прозрачны и имеют меньшую дымку, могут улучшить не только видимую прозрачность, но и качество оптической связи в свободном пространстве.

Они также изучают прозрачные проводящие материалы для среднего инфракрасного диапазона, которые расширит связь FSO до более длинных волн, где атмосферные помехи уменьшаются и может быть достигнуто более высокое качество связи. Для коммерциализации сетка также должна быть более практичной в установке и менее дорогой.