Puis-je transformer les ondes radio en lumière?

31

Wikipedia dit que la fréquence de la lumière est de 300 THz. J'ai fabriqué un émetteur d'ondes radio qui transmet environ 100 MHz.

Si j'augmente la fréquence de l'émetteur à 300 THz, l'antenne produira-t-elle des étincelles ou de la lumière?

Puis-je faire ce circuit pratiquement o_O? Y a-t-il un transistor ou un circuit intégré qui peut osciller à 300 THz? Puis-je trouver une inductance (bobine) de 0,0025 pH et un condensateur de 1 pF?

Je sais que c'est une question de science-fiction mais s'il te plait, ne te moque pas de moi :)

Michael George
la source
14
Il suffit de courir vite et de profiter de l'effet du décalage bleu.
PlasmaHH
3
Duplication possible d'une question que j'ai posée sur physics.stack-exchange
Connor Wolf
7
J'aime penser à une LED comme une bobine de 2,5fF de taille moléculaire en série avec un condensateur 1pH et une diode. ;-)
Michael
C'est une très bonne question.
Always Confused
1
Pertinent: physics.stackexchange.com/questions/261068/…
Always Confused

Réponses:

16

Émetteur 300THz? (la bande entre infrarouge et micro-ondes) - avec beaucoup de technologie et savoir-faire peut-être. Voir http://www.rpi.edu/terahertz/about_us.html

Transistor 300THz / IC - pas.

Utilisez des inductances et des condensateurs discrets à ces fréquences? Non. Aux très hautes fréquences, les condensateurs et inductances conventionnels sont remplacés par d'autres appareils (voir cavités résonantes)

entrez la description de l'image ici

En théorie, il n'y a qu'une seule différence fondamentale entre un `` photon '' d'ondes radio, des ondes lumineuses, des ondes infrarouges lointaines, des micro-ondes, des ondes ultraviolettes, des rayons X, etc. et cette différence est l'énergie du photon . Cette énergie peut être calculée à l'aide de la formule simple:

                                       E = hf  

où E = énergie en joules, h = constante de Planck (6,626 × 10−34 J · s) et f est la fréquence du photon.

Si vous calculez les chiffres, vous verrez que l'énergie photonique d'une radio-onde est des millions de fois plus petite que celle d'un photon à lumière visible.

Les «émetteurs» émetteurs de lumière (dans les dispositifs optiques) utilisent des électrons qui sautent d'un niveau d'énergie à un autre plutôt que d'utiliser un «circuit accordé». Il s'avère que l'écart d'énergie est juste la bonne quantité pour donner un photon de lumière visible. Il n'y a pas de «technologie unique pour tous» qui puisse produire des photons de différentes fréquences (énergies) sur l'ensemble du spectre. Même les appareils à semi-conducteurs deviennent plus exotiques à mesure que vous exigez des fréquences de plus en plus élevées et que les cartes de circuits imprimés commencent à prendre l'apparence d'une plomberie complexe.

Peut-on le faire?

Peut-être. Les nouveaux développements en nanotechnologie pourraient bien produire un seul appareil capable de convertir l'énergie des photons des ondes radio en TeraHertz, photons infrarouges ou lumière visible, etc. Ils ont déjà développé des émetteurs et récepteurs de nanotubes utilisant du graphène.

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

Malheureusement, ma boule de cristal est en panne pour le moment, donc je ne peux pas voir à l'avenir.

JIm Dearden
la source
Je ne suis pas un expert, mais les lasers à électrons libres pourraient être en quelque sorte la chose la plus proche d'un émetteur radio conventionnel dans le monde optique, car ils convainquent un tas d'électrons non liés d'interagir les uns avec les autres de manière à résonner à des fréquences lumineuses (ou n'importe où des micro-ondes aux rayons X, en fait).
hobbs
24

Puis-je faire ce circuit pratiquement o_O?
Y a-t-il un transistor ou un circuit intégré qui peut osciller à 300 THz?
Puis-je trouver une inductance (bobine) de 0,0025 pH et un condensateur de 1 pF?

Pas tout à fait, non et non. Mais c'est un domaine de recherche active: La vérité sur Terahertz .

Le principe de base de l'émetteur radio LC accordé est la résonance. Les techniques de production de signaux accordés à haute fréquence à des fréquences plus élevées sont également basées sur la résonance, mais parce que la fréquence est plus élevée, les éléments résonants doivent être beaucoup plus petits. Vous avez également besoin d'un système d'amplification du signal, sachant que le térahertz est supérieur à la vitesse de fonctionnement de presque tous les transistors. Vous pouvez obtenir la lumière réglée d'une fréquence particulière en utilisant un LASER (amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement), qui est également un processus résonnant. Des fréquences intermédiaires peuvent être produites par un appareil appelé Klystron, qui est à mi-chemin entre un tube à vide et un laser dans son fonctionnement.

pjc50
la source
5
+1 pour la bonne référence. Vous pouvez également créer un lien vers des laboratoires de recherche actifs. J'ai visité le laboratoire térahertz de l'OSU ( "Spectroscopie THz sur un budget" ) et j'entends dire qu'il existe un laboratoire térahertz de l'autre OSU et aussi un laboratoire térahertz de l'autre, l'autre OSU .
davidcary
7

C'est peut-être possible, mais je ne connais pas de dispositifs pratiques qui fonctionnent de cette façon. Si vous recherchez des termes probables, vous trouverez du travail, mais plus dans le sens d'expériences physiques que d'électronique. Les transistors ont tendance à cesser d'amplifier à moins de 100 GHz, même pour de très bons transistors SiGe IC.

Dans le sens inverse, il existe (en quelque sorte) des dispositifs de détection de lumière pratiques qui utilisent un réseau de nano-antennes. J'ai vu des travaux en Allemagne qui semblaient prometteurs, et je suis sûr qu'ils ne sont pas le seul institut à y travailler. Il est plus facile de passer de la lumière au courant continu que du courant continu à la lumière.

Spehro Pefhany
la source
1
"Il est plus facile de passer de la lumière au courant continu que du courant continu à la lumière." Et une ampoule branchée sur une batterie? : P (ok une blague beaucoup trop facile)
Doombot
@ Doombot-haha. Mais pas avec un réseau d'antennes, sauf si vous obtenez les antennes vraiment, vraiment chaudes. ;-)
Spehro Pefhany
5

Un modulateur électro-optique fait ce que je crois que vous demandez. Voici un extrait du wiki: -

Le modulateur électro-optique (MOE) est un dispositif optique dans lequel un élément commandé par signal présentant l'effet électro-optique est utilisé pour moduler un faisceau de lumière. La modulation peut être imposée sur la phase, la fréquence, l'amplitude ou la polarisation du faisceau. Des bandes passantes de modulation s'étendant dans la gamme de gigahertz sont possibles avec l'utilisation de modulateurs contrôlés par laser.

Comme vous pouvez le voir, AM, FM ou PM sont réalisables.

Andy aka
la source
1
Il veut réellement créer de la lumière, pas seulement moduler la lumière existante. C'est en dehors du domaine de l'électronique malgré les spécifications écrites par des noobs qui spécifient l'équivalent de la bande passante `` DC-to-daylight '' (et zéro bruit et distorsion).
Spehro Pefhany
@SpehroPefhany, Eh bien, si vous FM, vous obtenez un peu de "nouvelle" lumière dans les bandes latérales. Mais passer de 100 MHz à 300 THz de cette façon sera encore plus difficile que de doubler complètement. : ^)
George Herold
Les modulateurs @GeorgeHerold AO sont intéressants. Ce serait bien d'en savoir autant que Phil H. sur ce genre de choses. Vous pouvez faire des choses interférométriques sous-longueur d'onde en boucle fermée intéressantes avec eux.
Spehro Pefhany
3

Hmm, Eh bien, il y a des cristaux non linéaires grâce auxquels vous pouvez mélanger de la "lumière" de différentes longueurs d'onde. Recherchez les OPA (amplificateurs optiques paramétriques). Mais vous devez commencer par la lumière ... un laser. Je suppose qu'en principe, vous pourriez commencer avec 100 MHz et doubler jusqu'à 300 THz, mais c'est beaucoup de doubler: ^) Si j'ai étiré un peu votre question et demandé comment transformer les électrons en lumière ... (pas dans un atome) Ensuite Je penserais aux accélérateurs, où vous obtenez le rayonnement synchrotron. Et à la fin d'un faisceau d'électrons, vous pouvez construire un laser à électrons libres. (Il y a des années, je travaillais dans un FEL, pas tout à fait visible (3-10 um), mais on pouvait le voir quand il faisait des trous dans les choses.)

George Herold
la source