對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航、長(zhǎng)距離通訊、無(wú)線電望遠(yuǎn)鏡及磁共振成像系統(tǒng)等許多現(xiàn)代科技而言，探測(cè)極微弱無(wú)線電波是核心技術(shù)。某些探測(cè)器是將微弱的無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)成光信號(hào)，以便利用光纖長(zhǎng)距離傳輸，由于它們除了需要貴重的模塊來(lái)轉(zhuǎn)換信號(hào)，還得在保持低溫，因此既昂貴又不方便操作。

 

　　最近，哥本哈根大學(xué)、丹麥技術(shù)大學(xué)及馬里蘭大學(xué)的研究人員在Eugene Polzik領(lǐng)導(dǎo)下，制作出一種能直接將微弱無(wú)線電波轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的器件，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)可以采用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)工具加以傳送及分析，而且所需的能量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換模塊。Polzik指出，該器件能在室溫下操作，而且表現(xiàn)媲美低溫下的最佳電子裝置。

 

 

　　該器件的核心是一支與電容相連的天線，電容的其中一個(gè)電極板是一片500 μm寬、200 nm厚、品質(zhì)極高的氮化硅膜，上面鍍了一層鋁反射層。當(dāng)此電容接收到與其共振頻率相同的無(wú)線電波時(shí)，氮化硅納米薄膜便開(kāi)始振動(dòng)，造成電容上電荷的波動(dòng)。Polzik指出，只要在電容上施加偏壓，就能將這些電荷波動(dòng)轉(zhuǎn)變成薄膜的機(jī)械振動(dòng)，經(jīng)薄膜反射的激光便會(huì)產(chǎn)生相位差，可以利用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)技術(shù)加以探測(cè)。

 

　　傳統(tǒng)無(wú)線電波接收器收到微弱的信號(hào)時(shí)，熱噪訊會(huì)造成信號(hào)失真，但當(dāng)無(wú)線電信號(hào)被轉(zhuǎn)成共振機(jī)械振動(dòng)時(shí)，熱產(chǎn)生的隨機(jī)效應(yīng)可以被忽略，進(jìn)而使反射光提取的無(wú)線電信號(hào)帶有較少的噪訊。上述器件在室溫下對(duì)于頻率1 MHz的無(wú)線電波靈敏度為100 pV Hz–1/2，該團(tuán)隊(duì)預(yù)期還可以提升20倍，這將使其可與采用降溫技術(shù)的最佳裝置相匹敵。

 

　　此器件可能的應(yīng)用包含目前需要冷卻的前置放大器，例如高解析核磁共振及無(wú)線電波望遠(yuǎn)鏡。該團(tuán)隊(duì)下一步將運(yùn)用微制造技術(shù)來(lái)縮小器件，以便能納入芯片并提高靈敏度。他們也計(jì)劃將操作頻率范圍由MHz波段擴(kuò)展至GHz波段，以便能與通訊及感測(cè)應(yīng)用接軌。詳見(jiàn)Nature 507, 81 (2014)。