Новиот тип на терахерц мултиплексер го удвои капацитетот на податоци и значително ја подобри 6G комуникацијата со невиден пропусен опсег и мала загуба на податоци.
Истражувачите воведоа терахерц мултиплексер со супер широк опсег што го удвојува капацитетот на податоци и носи револуционерен напредок до 6G и пошироко. (Извор на слика: Getty Images)
Безжичната комуникација од следната генерација, претставена со терахерц технологија, ветува дека ќе го револуционизира преносот на податоци.
Овие системи работат на терахерци фреквенции, нудејќи неспоредлив пропусен опсег за ултрабрз пренос на податоци и комуникација. Меѓутоа, за целосно да се реализира овој потенцијал, мора да се надминат значајните технички предизвици, особено во управувањето и ефикасното искористување на расположливиот спектар.
Револуционерен напредок го реши овој предизвик: првиот интегриран терахерц-поларизациски (де)мултиплексер со ултра широкопојасен опсег, реализиран на силиконска платформа без подлога.
Овој иновативен дизајн го таргетира под-терахерцниот J опсег (220-330 GHz) и има за цел да ја трансформира комуникацијата за 6G и пошироко. Уредот ефективно го удвојува капацитетот на податоци додека одржува ниска стапка на загуба на податоци, отворајќи го патот за ефикасни и доверливи безжични мрежи со голема брзина.
Тимот зад оваа пресвртница го вклучува професорот Вивават Витајачумнанкул од Факултетот за електротехничко и машинско инженерство на Универзитетот во Аделаида, д-р Веиџи Гао, сега постдокторски истражувач на Универзитетот во Осака, и професорот Масајуки Фуџита.
Професорот Витајачумнанкул изјавил: „Предложениот мултиплексер за поларизација овозможува повеќекратни текови на податоци да се пренесуваат истовремено во истиот фреквентен опсег, ефективно удвојувајќи го капацитетот на податоци“. Релативната пропусност постигната од уредот е без преседан во кој било опсег на фреквенции, што претставува значителен скок за интегрираните мултиплексери.
Поларизациските мултиплексери се од суштинско значење во модерната комуникација бидејќи овозможуваат повеќе сигнали да го делат истиот фреквентен опсег, значително зголемувајќи го капацитетот на каналот.
Новиот уред го постигнува ова со користење на конусни насочени спојки и анизотропно ефективно средно обложување. Овие компоненти го подобруваат двојното прекршување на поларизацијата, што резултира со висок сооднос на изумирање на поларизација (PER) и широк опсег - клучни карактеристики на ефикасните терахерци комуникациски системи.
За разлика од традиционалните дизајни кои се потпираат на сложени и зависни од фреквенција асиметрични брановоди, новиот мултиплексер користи анизотропно обложување со само мала зависност од фреквенцијата. Овој пристап целосно го користи обемниот пропусен опсег што го обезбедуваат конусните спојки.
Резултатот е фракционален пропусен опсег блиску до 40%, просечна PER која надминува 20 dB и минимална загуба при вметнување од приближно 1 dB. Овие показатели за перформанси далеку ги надминуваат оние на постоечките оптички и микробранови дизајни, кои честопати страдаат од тесен опсег и голема загуба.
Работата на истражувачкиот тим не само што ја подобрува ефикасноста на терахерцните системи, туку и ги поставува темелите за нова ера во безжичната комуникација. Д-р Гао истакна: „Оваа иновација е клучен двигател за отклучување на потенцијалот на терахерц комуникацијата“. Апликациите вклучуваат видео стриминг со висока дефиниција, проширена реалност и мобилни мрежи од следната генерација како 6G.
Традиционалните решенија за управување со поларизација на терахерци, како што се ортогоналните режимски трансдуцери (OMTs) базирани на правоаголни метални брановоди, се соочуваат со значителни ограничувања. Металните брановоди доживуваат зголемени омски загуби на повисоки фреквенции, а нивните производни процеси се сложени поради строгите геометриски барања.
Мултиплексери за оптичка поларизација, вклучително и оние кои користат интерферометри Mach-Zehnder или фотонски кристали, нудат подобра интегрираност и помали загуби, но често бараат компромиси помеѓу пропусниот опсег, компактноста и сложеноста на производството.
Насочените спојки се широко користени во оптичките системи и бараат силно двојно прекршување на поларизацијата за да се постигне компактна големина и висок PER. Сепак, тие се ограничени со тесен опсег и чувствителност на производните толеранции.
Новиот мултиплексер ги комбинира предностите на конусните насочени спојки и ефективно средно обложување, надминувајќи ги овие ограничувања. Анизотропната обвивка покажува значително двојно прекршување, обезбедувајќи висок PER низ широк опсег. Овој принцип на дизајн означува отстапување од традиционалните методи, обезбедувајќи скалабилно и практично решение за интеграција на терахерци.
Експерименталната валидација на мултиплексерот ги потврди неговите исклучителни перформанси. Уредот работи ефикасно во опсегот 225-330 GHz, постигнувајќи фракционален опсег од 37,8% додека одржува PER над 20 dB. Неговата компактна големина и компатибилност со стандардните производни процеси го прават погоден за масовно производство.
Д-р Гао забележа: „Оваа иновација не само што ја подобрува ефикасноста на терахерцните комуникациски системи, туку и го отвора патот за помоќни и доверливи безжични мрежи со голема брзина“.
Потенцијалните примени на оваа технологија се протегаат надвор од комуникациските системи. Со подобрување на искористеноста на спектарот, мултиплексерот може да доведе до напредок во полиња како што се радар, сликање и Интернет на нештата. „Во рок од една деценија, очекуваме овие терахерц технологии да бидат широко прифатени и интегрирани во различни индустрии“, рече професорот Витајачумнанкул.
Мултилексерот исто така може беспрекорно да се интегрира со претходни уреди за формирање на зрак развиени од тимот, овозможувајќи напредни комуникациски функционалности на унифицирана платформа. Оваа компатибилност ја нагласува разновидноста и приспособливоста на ефективната средно облечена диелектрична брановодна платформа.
Истражувачките наоди на тимот се објавени во списанието Laser & Photonic Reviews, нагласувајќи го нивното значење во унапредувањето на технологијата на фотонски терахерци. Професорот Фуџита забележа: „Со надминување на критичните технички бариери, оваа иновација се очекува да поттикне интерес и истражувачка активност на теренот“.
Истражувачите предвидуваат дека нивната работа ќе инспирира нови апликации и понатамошни технолошки подобрувања во наредните години, што на крајот ќе доведе до комерцијални прототипови и производи.
Овој мултиплексер претставува значаен чекор напред во отклучувањето на потенцијалот на терахерц комуникацијата. Тој поставува нов стандард за интегрираните терахерцни уреди со своите невидени метрики на перформанси.
Бидејќи побарувачката за комуникациски мрежи со голема брзина и голем капацитет продолжува да расте, ваквите иновации ќе играат клучна улога во обликувањето на иднината на безжичната технологија.
Време на објавување: Декември-16-2024 година