Uut tüüpi Teraherz Multiplexer on kahekordistanud andmemahtu ja suurendanud oluliselt 6G -suhtlust enneolematu ribalaiusega ja madala andmekaotusega.
Teadlased on tutvustanud ülikerge riba Teraherz Multiplexerit, mis kahekordistab andmete mahtu ja toob revolutsioonilisi edusamme 6G-le ja kaugemale. (Kujutise allikas: Getty Images)
Järgmise põlvkonna traadita suhtlus, mida esindab Teraherz Technology, lubab revolutsiooniliselt andmeedastust muuta.
Need süsteemid töötavad Terahertzi sagedustel, pakkudes enneolematut ribalaiust ülikiire andmete edastamise ja suhtluse jaoks. Selle potentsiaali täielikuks mõistmiseks tuleb siiski ületada olulised tehnilised väljakutsed, eriti saadaoleva spektri haldamisel ja tõhusal kasutamisel.
Selle väljakutsega on käsitlenud murranguline edasiminek: esimene ultralaiuse integreeritud Teraherzi polarisatsiooni (DE) multiplekser, mis realiseeriti substraadivabal räniplatvormil.
See uuenduslik disain on suunatud Sub-Teraherz J-bändile (220-330 GHz) ja selle eesmärk on muuta suhtlust 6G-le ja kaugemale. Seade kahekordistab andmete mahtu tõhusalt, säilitades samal ajal madala andmete kadumiskiiruse, sillutades teed tõhusate ja usaldusväärsete kiirete traadita võrkude jaoks.
Selle verstaposti meeskonda kuuluvad professor Withawat Withayachumnankul Adelaide'i ülikooli elektri- ja masinaehituse koolist, dr Weijie Gao, kes on nüüd Osaka ülikooli järeldoktor ja professor Masayuki Fujita.
Professor Withayachumnankul väitis: "Kavandatud polarisatsiooni multiplekser võimaldab mitmeid andmevooge edastada üheaegselt sama sagedusriba piires, kahekordistades tõhusalt andmete mahtu." Seadme saavutatud suhteline ribalaius on enneolematu mis tahes sagedusvahemikus, mis tähistab integreeritud multiplekserite jaoks märkimisväärset hüpet.
Polarisatsiooni multiplekserid on tänapäevases suhtluses hädavajalikud, kuna need võimaldavad sama sagedusriba jagada mitmeid signaale, suurendades märkimisväärselt kanali mahtu.
Uus seade saavutab selle, kasutades koonilisi suunaühendusi ja anisotroopset efektiivset keskmise kattega. Need komponendid suurendavad polarisatsiooni kahekordset rikkumist, mille tulemuseks on kõrge polarisatsiooni väljasuremise suhe (PER) ja laia ribalaiuse - tõhusate Teraherzi sidesüsteemide võtmeomadused.
Erinevalt traditsioonilistest disainilahendustest, mis tuginevad keerukatele ja sagedusest sõltuvatele asümmeetrilistele lainejuhtidele, kasutab uus multiplekser anisotroopset kattega, millel on ainult väikese sageduse sõltuvus. See lähenemisviis kasutab täielikult kooniliste sidurite pakutavat rohkesti ribalaiust.
Tulemuseks on murdosa ribalaius, mis on peaaegu 40%, keskmine üle 20 dB ja minimaalse sisestamise kadu umbes 1 dB. Need jõudlusmõõdikud ületavad kaugelt olemasolevate optiliste ja mikrolainete disainilahendusi, mis kannatavad sageli kitsa ribalaiuse ja suure kaotuse all.
Uurimisrühma töö ei suurenda mitte ainult Terahertzi süsteemide tõhusust, vaid loob ka aluse traadita suhtluse uueks ajastuks. Dr Gao märkis: "See uuendus on Terahertzi kommunikatsiooni potentsiaali avamisel võtmeisik." Rakenduste hulka kuulub kõrglahutusega video voogesitus, liitreaalsus ja järgmise põlvkonna mobiilsidevõrgud nagu 6G.
Traditsioonilised Teraherzi polarisatsiooni haldamise lahendused, näiteks ristkülikukujuliste metallilainejuhtide põhjal ortogonaalrežiimi muundurid (OMT), seisavad silmitsi oluliste piirangutega. Metalllainejuhid kogevad kõrgemat oomilist kaotust kõrgematel sagedustel ja nende tootmisprotsessid on rangete geomeetriliste nõuete tõttu keerulised.
Optilised polarisatsiooni multiplekserid, sealhulgas need, mis kasutavad Mach-Zehnderi interferomeetreid või fotoonilisi kristalle, pakuvad paremat integreeritavust ja väiksemaid kaotusi, kuid vajavad sageli kompromisse ribalaiuse, kompaktsuse ja tootmise keerukuse vahel.
Suundaühendusi kasutatakse laialdaselt optilistes süsteemides ja vajavad kompaktse suuruse ja kõrge perme saavutamiseks tugevat polarisatsiooni. Kuid neid piirab kitsas ribalaius ja tundlikkus tootmisolerantside suhtes.
Uus multiplekser ühendab kooniliste suunaühenduste ja tõhusa keskmise katte eelised, ületades need piirangud. Anisotroopsel kattel on märkimisväärne kahesuunaline, tagades kõrge ribalaiuse kõrge koha. See kujunduspõhimõte tähistab lahkumist traditsioonilistest meetoditest, pakkudes skaleeritavat ja praktilist lahendust Teraherzi integreerimiseks.
Multiplekseri eksperimentaalne valideerimine kinnitas selle erakordset jõudlust. Seade töötab tõhusalt vahemikus 225-330 GHz, saavutades murdosa ribalaiuse 37,8%, säilitades samal ajal üle 20 dB kohta. Selle kompaktne suurus ja ühilduvus tavaliste tootmisprotsessidega muudavad selle masstootmiseks sobivaks.
Dr Gao märkis: "See uuendus ei suurenda mitte ainult Terahertzi sidesüsteemide tõhusust, vaid sillutab teed ka võimsamatele ja usaldusväärsematele kiiretele traadita võrkudele."
Selle tehnoloogia potentsiaalsed rakendused ulatuvad kaugemale sidesüsteemidest. Spektri kasutamise parandamisega saab multiplekser juhtida edusamme sellistes valdkondades nagu radar, pildistamine ja asjade Internet. "Kümne aasta jooksul eeldame, et need Teraherzi tehnoloogiad võetakse laialdaselt vastu ja integreeritakse erinevates tööstusharudes," ütles professor Withayachumnankul.
Multiplekserit saab sujuvalt integreerida ka meeskonna välja töötatud varasemate kiirgusseadmetega, võimaldades täpsemaid suhtlemisfunktsioone ühtsel platvormil. See ühilduvus tõstab esile efektiivse keskmise plakeeritud dielektrilise lainejuhi platvormi mitmekülgsuse ja mastaapsuse.
Meeskonna uurimistulemused on avaldatud ajakirjas Laser & Phoconi Reviews, rõhutades nende olulisust Photonic Teraherzi tehnoloogia edendamisel. Professor Fujita märkis: "Kriitiliste tehniliste tõkete ületamisega loodetakse, et see uuendus stimuleerib valdkonnas huvi ja uurimistööd."
Teadlased arvavad, et nende töö inspireerib lähiaastatel uusi rakendusi ja edasisi tehnoloogilisi parandusi, mis viib lõpuks kaubanduslike prototüüpide ja toodeteni.
See multiplekser on oluline samm edasi Teraherzi kommunikatsiooni potentsiaali avamisel. See seab uue standardi integreeritud Teraherzi seadmetele koos oma enneolematute jõudlusmõõdikutega.
Kuna nõudlus kiirete, suure mahutavusega suhtlusvõrgustikud kasvavad jätkuvalt, mängivad sellised uuendused traadita tehnoloogia tuleviku kujundamisel üliolulist rolli.
Postiaeg: 16. detsember 20124