Nova vrsta Terahertz multiplekserja je podvojila podatkovno zmogljivost in znatno povečala 6G komunikacijo z brez primere pasovne širine in nizko izgubo podatkov.
Raziskovalci so uvedli super široko skupino Terahertz Multiplexer, ki podvoji podatkovne zmogljivosti in prinaša revolucionarne napredke na 6G in širše. (Vir slike: Getty Images)
Brezžična komunikacija naslednje generacije, ki jo predstavlja tehnologija Terahertz, obljublja revolucijo prenosa podatkov.
Ti sistemi delujejo na frekvencah Terahertz, ki ponujajo neprimerljivo pasovno širino za zelo hiter prenos podatkov in komunikacijo. Vendar pa je treba za popolno uresničitev tega potenciala premagati pomembne tehnične izzive, zlasti pri upravljanju in učinkovitem uporabi razpoložljivega spektra.
Prelomni napredek je obravnaval ta izziv: prvi ultra široki integrirani terahertz polarizacija (DE), ki je realiziran na silicijevi platformi brez podlage.
Ta inovativna zasnova cilja na sub -terahertz J Band (220-330 GHz) in želi preoblikovati komunikacijo za 6G in širše. Naprava učinkovito podvoji zmogljivost podatkov, hkrati pa ohranja nizko stopnjo izgube podatkov, kar utira pot do učinkovitih in zanesljivih hitrih brezžičnih omrežij.
Ekipa, ki stoji za tem mejnikam, vključuje profesorja Withawata Withachumnkul s šole za elektrotehniko in strojništvo Univerze v Adelaideu, dr. Weijie Gao, zdaj podoktorski raziskovalec na univerzi Osaka, in profesor Masayuki Fujita.
Profesor Witheachumnkul je izjavil: "Predlagani polarizacijski multiplekser omogoča prenos več podatkovnih tokov hkrati v istem frekvenčnem pasu, kar učinkovito podvoji zmogljivost podatkov." Relativna pasovna širina, ki jo doseže naprava, je brez primere v katerem koli frekvenčnem območju, kar predstavlja pomemben preskok za integrirane multiplekse.
Polarizacijski multipleksi so bistveni pri sodobni komunikaciji, saj omogočajo več signalov, da delijo enak frekvenčni pas, kar znatno poveča zmogljivost kanala.
Nova naprava to doseže z uporabo stožčastih usmerjenih spojk in anizotropne učinkovite srednje obloge. Te komponente povečujejo polarizacijsko birefrindnost, kar ima za posledico visoko polarizacijsko razmerje izumiranja (PER) in široko pasovno širino - ključne značilnosti učinkovitih komunikacijskih sistemov Terahertza.
Za razliko od tradicionalnih modelov, ki se zanašajo na zapletene in frekvenčno odvisne asimetrične valovode, novi multiplekser uporablja anizotropno oblogo z le rahlo frekvenčno odvisnostjo. Ta pristop v celoti izkorišča veliko pasovne širine, ki jo nudijo stožčasti spojki.
Rezultat je delna pasovna širina, ki je blizu 40%, povprečno na preseganje 20 dB in najmanjša izguba vstavitve približno 1 dB. Te meritve zmogljivosti daleč presegajo mesti obstoječih optičnih in mikrovalovnih modelov, ki pogosto trpijo zaradi ozke pasovne širine in velike izgube.
Delo raziskovalne skupine ne samo povečuje učinkovitost terahertskih sistemov, ampak tudi postavlja temelje za novo obdobje v brezžični komunikaciji. Dr. Gao je opozoril: "Ta inovacija je ključni dejavnik pri odklepanju potenciala komunikacije s terahertom." Aplikacije vključujejo pretakanje videoposnetkov z visoko ločljivostjo, razširjeno resničnost in mobilna omrežja naslednje generacije, kot je 6G.
Tradicionalne rešitve za polarizacijo terahertza, kot so pretvorniki ortogonalnega načina (OMT), ki temeljijo na pravokotnih kovinskih valovodih, se soočajo z pomembnimi omejitvami. Kovinski valovodi doživljajo povečane ohmične izgube pri višjih frekvencah, njihovi proizvodni procesi pa so zapleteni zaradi strogih geometrijskih potreb.
Multipleksi optične polarizacije, vključno s tistimi, ki uporabljajo Mach-Zehnderjeve interferometre ali fotonske kristale, nudijo boljšo integrabilnost in nižje izgube, vendar pogosto zahtevajo kompromis med pasovno širino, kompaktnostjo in kompleksnostjo proizvodnje.
Usmerjene spojke se pogosto uporabljajo v optičnih sistemih in potrebujejo močno polarizacijsko birefrindnost, da dosežejo kompaktno velikost in visoko na. Vendar jih omejuje ozka pasovna širina in občutljivost na proizvodne tolerance.
Novi multiplekser združuje prednosti stožčastih usmerjenih spojk in učinkovite srednje obloge, kar premaga te omejitve. Anizotropna obloga ima znatno birefringe, ki zagotavlja visoko na široko pasovno širino. Ta načelo oblikovanja pomeni odmik od tradicionalnih metod, ki zagotavlja razširljivo in praktično rešitev za integracijo terahertza.
Eksperimentalna validacija multiplekserja je potrdila njegovo izjemno zmogljivost. Naprava deluje učinkovito v območju 225-330 GHz in doseže frakcijsko pasovno širino 37,8%, hkrati pa ohranja več kot 20 dB. Njegova kompaktna velikost in združljivost s standardnimi proizvodnimi procesi sta primerna za množično proizvodnjo.
Dr. Gao je pripomnil: "Ta inovacija ne samo povečuje učinkovitost komunikacijskih sistemov Terahertza, ampak tudi utira pot močnejšim in zanesljivejšim in zanesljivim hitrim brezžičnim omrežjem."
Potencialne aplikacije te tehnologije presegajo komunikacijske sisteme. Z izboljšanjem uporabe spektra lahko multiplekser spodbudi napredek na področjih, kot so radar, slikanje in internet stvari. "V desetletju pričakujemo, da bodo te tehnologije Terahertza široko sprejete in integrirane v različnih panogah," je dejal profesor Witheachumnkul.
Multiplekser je lahko tudi brezhibno integriran s prejšnjimi napravami za oblikovanje žarkov, ki jih je razvila ekipa, kar omogoča napredne komunikacijske funkcionalnosti na enotni platformi. Ta združljivost poudarja vsestranskost in razširljivost učinkovite srednje oblečene dielektrične valovodne platforme.
Ugotovitve raziskovanja ekipe so bile objavljene v reviji Journal Laser & Photonic Reviews, kar poudarja njihov pomen pri napredovanju fotonske tehnologije Terahertz. Profesor Fujita je pripomnil: "S premagovanjem kritičnih tehničnih ovir naj bi ta inovacija spodbudila zanimanje in raziskovalno dejavnost na tem področju."
Raziskovalci predvidevajo, da bo njihovo delo navdihnilo nove aplikacije in nadaljnje tehnološke izboljšave v prihodnjih letih, kar bo na koncu vodilo do komercialnih prototipov in izdelkov.
Ta multipleks predstavlja pomemben korak naprej pri odklepanju potenciala komunikacije s terahertom. Postavi nov standard za integrirane naprave Terahertz s svojimi meritvami uspešnosti brez primere.
Ker povpraševanje po komunikacijskih omrežjih z visoko hitrostjo še naprej raste, bodo takšne inovacije igrale ključno vlogo pri oblikovanju prihodnosti brezžične tehnologije.
Čas objave: december 16-2024