年輕的時(shí)候，我很迷戀電子學(xué)。無數(shù)次，電路沒有像預(yù)期一樣工作，失敗讓我學(xué)到一點(diǎn)：想告訴電子做什么簡(jiǎn)直就是徒勞。盡管如此，搭建電子控制相控陣天線時(shí)我的興趣達(dá)到了最高點(diǎn)。簡(jiǎn)單來講，稍微對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，無數(shù)小天線生成的信號(hào)就可以射向特定方向，不需要移動(dòng)硬件。

　　沒錯(cuò)，我的裝置的確管用，雖然沒有預(yù)料的那樣好。不論怎樣，相控陣天線之所以讓我興奮，主要是因?yàn)橥ㄟ^對(duì)一系列獨(dú)立發(fā)射器的相位和振幅進(jìn)行獨(dú)立控制，我們可以塑造輻射方向圖?？雌饋碚娴暮芸?。后來，我進(jìn)入了光學(xué)領(lǐng)域，控制獨(dú)立激光器的相位與振幅，將它們組組合成單一、可操縱的激光束……從技術(shù)上講完全可以做到，但在理想與實(shí)際部署之間有許多障礙。最近，研究人員已經(jīng)證實(shí)，相位控制在裝置中是可以實(shí)現(xiàn)的，裝置比控制的光線波長(zhǎng)還要小。這是一個(gè)關(guān)鍵的進(jìn)步，我們朝著沒有光纖的高容量光通信技術(shù)前進(jìn)了一大步。有了這種技術(shù)，5G 之后的移動(dòng)通信、家庭 Wi-Fi 不會(huì)再卡了。有多難？控制大量發(fā)射器的振幅與相位聽起來很簡(jiǎn)單。不妨想像一下，你要在 Wi-Fi 中達(dá)成目標(biāo)。Wi-Fi 源的頻率是 5GHz，也就是說它的波長(zhǎng)是 6cm。再讓我們假設(shè)一下，有 16 根天線，按 4x4 排列。如果我想控制每一根天線單元的相位，就要確保每一條波束有同樣的長(zhǎng)度（也就是波長(zhǎng)的二十分之一：3mm）。要做到還是相對(duì)容易的。

　　要控制相位與振幅，接下來還有一件重要的事要做：你要調(diào)高或者調(diào)低天線單元的功率，在電路上安一些可變電容器，讓每一個(gè)天線單元實(shí)現(xiàn)可變延遲。聽起來簡(jiǎn)單，我想告訴你，英國(guó)衛(wèi)星廣播公司（British Satellite Broadcasting）的相控陣天線是假的，由此可以看出，相控陣天線絕非什么容易的技術(shù)?，F(xiàn)在讓我們進(jìn)入光學(xué)領(lǐng)域。我們可以選擇相對(duì)容易的路走，繼續(xù)使用紅外線，它的波長(zhǎng)大約是 10μm（微米）。這樣一來，4x4 陣列波束需要的長(zhǎng)度大約是 500nm（納米）。看起來可行，但是要記住：如果使用光，重要的不只是波長(zhǎng)，還有其它東西。如果波束波長(zhǎng)只有 40μm，那么波束的折射率變化幅度不能超過 1%。波束越長(zhǎng)，折射率必須更接近。當(dāng)波長(zhǎng)越來越短，或者發(fā)射器的距離越來越遠(yuǎn)，要達(dá)到制造容差的要求也就變得越來越有挑戰(zhàn)?？傊捍罱ü庀嗫仃囂炀€是可行的，在控制嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，我們可以在常態(tài)環(huán)境中就可以做到；但是并不容易。如果想改變每一個(gè)陣列單元光束的相位和振幅，現(xiàn)在還無法做到。移相器改變光場(chǎng)的相位是相當(dāng)容易的事，只需要讓光跑遠(yuǎn)一點(diǎn)抵達(dá)目的地或者跑慢一點(diǎn)就行了。要做到有兩種方法：一，從物理上拉伸光傳輸?shù)穆窂?，二，光?huì)穿過材料，我們可以改變材料的折射率。后一種方法用得更多，但大多的材料只允許你對(duì)折射率進(jìn)細(xì)微的調(diào)整。換言之，如果有什么裝置可以控制光相位的變化，裝置必須很長(zhǎng)：如果折射率的變化幅度很小，你只能延長(zhǎng)距離讓相位改變。在整個(gè)長(zhǎng)度上必須保持統(tǒng)一。