打破机械限制，科学家以雷射光造出电浆束天线

发射、接收电磁波的通讯天线不一定只有机械形态！北卡罗来纳州立大学团队近日将科幻小说的光剑带入严谨工程现实，成功展示 利用雷射光制造可传输无线电波的电浆天线，为未来太空通讯、极端环境无线通讯开辟全新可能性。

传统天线以固体金属或导电材料制成，“长度”这项条件至关重要，它直接决定天线能发射与接收的频率，但在某些应用场域（如 太空探索），通过机械方式（伸展机械臂）改变天线物理长度扫描所需频率范围极困难。

为解决传统天线技术痛点，北卡罗来纳州立大学团队试图以雷射取代金属，尝试利用雷射形成电浆天线，从而随心所欲生成所需天 线长度。

团队现在证明该概念可行，通过发射特定功率与直径的雷射光束，研究人员成功创造出一道清晰电浆丝（PlasmaFilament），就像 科幻电影中的光剑。

不过更大工程挑战在于如何将无线电讯号输入这道滚烫电浆光束中，为了使电浆天线成为实用工具，研究团队开发精巧的“非接触 式天线馈源（ContactlessAntennaFeed）”，一种将天线连接到发射机或接收机以传输无线电讯号的设备，由充当电容器的金属环构成。

当雷射穿过金属环，会产生被电容器包围的电浆丝，接著通过电容器产生电磁场，研究人员就能在完全不接触电浆前提下与它互动 。简单来说，整体运作机制为：射频产生器将讯号馈入电容器→产生对应电磁场→驱动这道电浆天线→在对应频率发射出无线电波。

新型电浆天线强大之处在于只要控制雷射参数，就能控制电浆丝特性——包括它的长度，对需要扫描各种频率的太空应用场域极具 价值，不用配备多天线，只需调整雷射束就能搞定所有频段。

研究人员表示，低地轨道有充足空气形成电浆，是低轨卫星未来进行无线通讯的全新选择，至于外太空近乎真空，能否应用于太空 望远镜尚须钻研。

新论文发表在《IEEEJournalofMicrowaves》期刊。