Нов тип мултиплексор Terahertz удвои капацитета на данни и значително засили 6G комуникацията с безпрецедентна честотна лента и ниска загуба на данни.
Изследователите са въвели супер широка група Terahertz Multiplexer, който удвоява капацитета на данните и довежда революционен напредък до 6G и след това. (Източник на изображение: Getty Images)
Безжичната комуникация от следващо поколение, представена от Terahertz Technology, обещава да революционизира предаването на данни.
Тези системи работят на Terahertz честоти, предлагайки несравнима честотна лента за ултра бързо предаване и комуникация на данни. Въпреки това, за да се реализира напълно този потенциал, трябва да се преодолеят значителни технически предизвикателства, особено при управлението и ефективно използването на наличния спектър.
Основният напредък се справи с това предизвикателство: първият ултра широколентов интегриран Terahertz Polarization (DE) мултиплексор, реализиран на силиконова платформа без субстрат.
Този иновативен дизайн е насочен към лентата на Sub-Terahertz J (220-330 GHz) и има за цел да трансформира комуникацията за 6G и след това. Устройството ефективно удвоява капацитета на данни, като същевременно поддържа ниска степен на загуба на данни, проправяйки пътя към ефективни и надеждни високоскоростни безжични мрежи.
Екипът зад този крайъгълен камък включва професор Withawat Withayachumnankul от Училището по електрическо и машинно инженерство на Университета на Аделаида, д -р Вайджи Гао, сега докторантура в университета в Осака и професор Масаюки Фуджита.
Професор Withayachumnankul заяви: „Предложеният мултиплексор на поляризацията позволява да се предават множество потоци от данни едновременно в една и съща честотна лента, ефективно удвояване на капацитета на данни“. Относителната честотна лента, постигната от устройството, е безпрецедентна във всеки честотен диапазон, представляваща значителен скок за интегрирани мултиплексори.
Поляризационните мултиплексори са от съществено значение за съвременната комуникация, тъй като позволяват на множество сигнали да споделят една и съща честотна лента, като значително повишават капацитета на канала.
Новото устройство постига това чрез използване на конични насочени съединители и анизотропна ефективна облицовка с средна среда. Тези компоненти засилват поляризационното двупосочно положение, което води до високо съотношение на изчезване на поляризацията (PER) и широка честотна лента - ключова характеристика на ефективните комуникационни системи Terahertz.
За разлика от традиционните дизайни, които разчитат на сложни и зависими от честотата асиметрични вълновода, новият мултиплексор използва анизотропна облицовка само с лека честотна зависимост. Този подход напълно използва широката честотна лента, осигурена от коничните съединители.
Резултатът е частична честотна лента, близка до 40%, средно на над 20 dB и минимална загуба на вмъкване от приблизително 1 dB. Тези показатели за ефективност далеч надминават тези на съществуващите оптични и микровълнови дизайни, които често страдат от тясна честотна лента и висока загуба.
Работата на изследователския екип не само повишава ефективността на системите Terahertz, но също така поставя основите за нова ера в безжичната комуникация. Д -р Гао отбеляза: „Тази иновация е ключов двигател за отключване на потенциала на комуникацията на Terahertz“. Приложенията включват стрийминг на видео с висока разделителна способност, разширена реалност и мобилни мрежи от следващо поколение като 6G.
Традиционните решения за управление на поляризацията на терахерц, като преобразуватели на ортогонални режими (OMT), базирани на правоъгълни метални вълновода, са изправени пред значителни ограничения. Металните вълновода изпитват повишени омични загуби при по -високи честоти, а производствените им процеси са сложни поради строгите геометрични изисквания.
Оптичните мултиплексори на поляризацията, включително тези, които използват интерферометри на Mach-Zehnder или фотонни кристали, предлагат по-добра интегратори и по-ниски загуби, но често изискват компромиси между честотната лента, компактността и сложността на производството.
Насочените разклонители се използват широко в оптичните системи и изискват силно поляризационно двупосочно движение, за да се постигне компактен размер и висок PER. Те обаче са ограничени от тясната честотна лента и чувствителността към производствените отклонения.
Новият мултиплексор съчетава предимствата на коничните насочени съединители и ефективната облицовка на средни, преодолявайки тези ограничения. Анизотропната облицовка показва значително двупосочно, осигурявайки високо на широка честотна лента. Този принцип на проектиране отбелязва отклонение от традиционните методи, осигурявайки мащабируемо и практическо решение за интеграция на Terahertz.
Експерименталното валидиране на мултиплексора потвърди изключителната му производителност. Устройството работи ефективно в диапазона 225-330 GHz, постигайки частична честотна лента от 37,8%, като същевременно поддържа над 20 dB. Компактният му размер и съвместимост със стандартните производствени процеси го правят подходящ за масово производство.
Д-р Гао отбеляза: „Тази иновация не само повишава ефективността на комуникационните системи Terahertz, но и проправя пътя за по-мощни и надеждни високоскоростни безжични мрежи“.
Потенциалните приложения на тази технология се простират извън комуникационните системи. Подобрявайки използването на спектъра, мултиплексорът може да задвижва напредъка в полета като радар, изображения и Интернет на нещата. „В рамките на десетилетие очакваме тези технологии Terahertz да бъдат широко възприети и интегрирани в различни индустрии“, заяви професор Withayachumnankul.
Мултиплексорът може също да бъде безпроблемно интегриран с по -ранни устройства за формиране на лъчи, разработени от екипа, което позволява разширени функции за комуникация на обединена платформа. Тази съвместимост подчертава гъвкавостта и мащабируемостта на ефективната средно облечена диелектрична вълноводни платформа.
Резултатите от изследванията на екипа са публикувани в списанието Laser & Photonic Reviews, като подчертават тяхното значение за развитието на Photonic Terahertz технологията. Професор Фуджита отбеляза: „Чрез преодоляване на критичните технически бариери се очаква тази иновация да стимулира интереса и изследователската дейност в тази област“.
Изследователите предвиждат, че тяхната работа ще вдъхнови нови приложения и допълнителни технологични подобрения през следващите години, което в крайна сметка ще доведе до търговски прототипи и продукти.
Този мултиплексор представлява значителна стъпка напред в отключването на потенциала на комуникацията на Terahertz. Той задава нов стандарт за интегрирани устройства Terahertz със своите безпрецедентни показатели за производителност.
Тъй като търсенето на високоскоростни комуникационни мрежи с висок капацитет продължава да нараства, подобни иновации ще играят решаваща роля за оформянето на бъдещето на безжичната технология.
Време за публикация: Декември-16-2024