Nova vrsta Terahertz multipleksera udvostručila je kapacitet podataka i značajno je poboljšala 6G komunikaciju s neviđenom propusnošću i niskim gubitkom podataka.
Istraživači su predstavili super-široki terahertz multiplekser koji udvostručuje kapacitet podataka i donosi revolucionarni napredak do 6 g i šire. (Izvor slike: Getty Images)
Bežična komunikacija sljedeće generacije, predstavljena Terahertz tehnologijom, obećava revoluciju u prijenosu podataka.
Ovi sustavi djeluju na frekvencijama Terahertz, nudeći neusporedivu širinu pojasa za ultra brzi prijenos podataka i komunikaciju. Međutim, kako bi se u potpunosti ostvario ovaj potencijal, mora se prevladati značajni tehnički izazovi, posebno u upravljanju i učinkovitoj upotrebi raspoloživog spektra.
Revolucionarni napredak bavio se ovim izazovom: prvi ultra široki integrirani Terahertz Polarizacija (DE) multiplekser ostvaren na silikonskoj platformi bez supstrata.
Ovaj inovativni dizajn cilja na sub-terahertz J Band (220-330 GHz) i ima za cilj transformirati komunikaciju za 6G i šire. Uređaj učinkovito udvostručuje kapacitet podataka uz održavanje niske stope gubitka podataka, utročući put za učinkovite i pouzdane bežične mreže velike brzine.
Tim koji stoji iza ove prekretnice uključuje profesora Withawat Withaachumnkul sa Sveučilišta za elektrotehniku i strojarstva Sveučilišta u Adelaidi, dr. Weijie Gao, sada postdoktorski istraživač na Sveučilištu Osaka, i profesor Masayuki Fujita.
Profesor Withayachumnkul izjavio je: "Predloženi multiplekser za polarizaciju omogućava da se više protoka podataka prenosi istovremeno unutar istog frekvencijskog opsega, učinkovito udvostručujući kapacitet podataka." Relativna širina pojasa koju je uređaj postigao je bez presedana u bilo kojem frekvencijskom rasponu, što predstavlja značajan skok za integrirane multipleksere.
Polarizacijski multipleksi ključni su u modernoj komunikaciji jer omogućuju više signala dijeljenje istog frekvencijskog pojasa, značajno povećavajući kapacitet kanala.
Novi uređaj to postiže korištenjem konusnih usmjerenih spojnica i anizotropnih učinkovitih srednjih obloga. Ove komponente pojačavaju polarizacijsku birefringentnost, što rezultira visokim omjerom izumiranja polarizacije (PER) i širokom propusnošću - ključnim karakteristikama učinkovitih komunikacijskih sustava Terahertz.
Za razliku od tradicionalnih dizajna koji se oslanjaju na složene i frekvencijske asimetrične valovode, novi multiplekser koristi anizotropnu oblogu sa samo neznatnom frekvencijskom ovisnošću. Ovaj pristup u potpunosti koristi veliku širinu pojasa koju su pružili konusni spojnice.
Rezultat je frakcijska propusna širina blizu 40%, prosjek po većim od 20 dB i minimalni gubitak umetanja od približno 1 dB. Ove metrike performansi daleko nadmašuju postojeće optičke i mikrovalne dizajne, koji često pate od uske propusnosti i velikog gubitka.
Rad istraživačkog tima ne samo da poboljšava učinkovitost Terahertz sustava, već također postavlja temelje za novu eru u bežičnoj komunikaciji. Dr. Gao napomenuo je: "Ova je inovacija ključni pokretač u otključavanju potencijala Terahertzove komunikacije." Aplikacije uključuju video streaming visoke razlučivosti, proširenu stvarnost i mobilne mreže sljedeće generacije poput 6G.
Tradicionalna rješenja za upravljanje polarizacijskim terahertz, poput ortogonalnih pretvarača (OMT -a) na temelju pravokutnih metalnih valovoda, suočavaju se s značajnim ograničenjima. Metalni valovodi doživljavaju povećane ohmičke gubitke na višim frekvencijama, a njihovi proizvodni procesi složeni su zbog strogih geometrijskih zahtjeva.
Multiplekseri optičke polarizacije, uključujući one koji koriste Mach-Zehnder interferometre ili fotonske kristale, nude bolju integrabilnost i niže gubitke, ali često zahtijevaju kompromise između propusnosti, kompaktnosti i složenosti proizvodnje.
Usmjereni spojnice široko se koriste u optičkim sustavima i zahtijevaju snažnu polarizacijsku birefringentnost kako bi se postigla kompaktna veličina i visoka po. Međutim, ograničene su uskom širinom pojasa i osjetljivošću na proizvodne tolerancije.
Novi multiplekser kombinira prednosti konusnih usmjerenih spojnica i učinkovite srednje obloge, prevladavajući ta ograničenja. Anizotropna obloga pokazuje značajnu birefringence, osiguravajući visoku po širokoj propusnoj propusnosti. Ovaj princip dizajna označava odstupanje od tradicionalnih metoda, pružajući skalabilno i praktično rješenje za integraciju Terahertza.
Eksperimentalna validacija multipleksera potvrdila je njegove izuzetne performanse. Uređaj djeluje učinkovito u rasponu od 225-330 GHz, postižući frakcijsku propusnost od 37,8%, istovremeno održavajući iznad 20 dB. Njegova kompaktna veličina i kompatibilnost sa standardnim proizvodnim procesima čine je pogodnom za masovnu proizvodnju.
Dr. Gao napomenuo je: "Ova inovacija ne samo da poboljšava učinkovitost Terahertzovih komunikacijskih sustava, već i ubacuje put za moćnije i pouzdanije bežične mreže velike brzine."
Potencijalne primjene ove tehnologije proširuju se izvan komunikacijskih sustava. Poboljšanjem korištenja spektra, multiplekser može potaknuti napredak u poljima kao što su radar, snimanje i Internet stvari. "U roku od desetljeća očekujemo da će ove Terahertz Technologies biti široko prihvaćene i integrirane u raznim industrijama", izjavio je profesor Withayacmankul.
Multiplekser se također može neprimjetno integrirati s ranijim uređajima za oblikovanje snopa koje je razvio tim, omogućujući napredne komunikacijske funkcionalnosti na jedinstvenoj platformi. Ova kompatibilnost naglašava svestranost i skalabilnost učinkovite platforme dielektričnog valovoda srednje obložene.
Nalazi tima objavljeni su u časopisu Laser & Photonic Reviews, naglašavajući njihov značaj u unapređenju fotonske Terahertz tehnologije. Profesor Fujita napomenuo je: "Prevladavanjem kritičnih tehničkih prepreka, očekuje se da će ova inovacija potaknuti interes i istraživačke aktivnosti na terenu."
Istraživači predviđaju da će njihov rad potaknuti nove primjene i daljnja tehnološka poboljšanja u narednim godinama, što u konačnici dovodi do komercijalnih prototipa i proizvoda.
Ovaj multiplekser predstavlja značajan korak naprijed u otključavanju potencijala Terahertzove komunikacije. Postavlja novi standard za integrirane Terahertz uređaje sa svojim neviđenim mjernim podacima o performansama.
Kako potražnja za brzim komunikacijskim mrežama velikog kapaciteta i dalje raste, takve će inovacije igrati presudnu ulogu u oblikovanju budućnosti bežične tehnologije.
Post Vrijeme: prosinac-16-2024