Un nou tipus de multiplexor de Terahertz ha duplicat la capacitat de dades i ha millorat significativament la comunicació 6G amb amplada de banda sense precedents i una baixa pèrdua de dades.
Els investigadors han introduït un multiplexor de banda super-ampla Terahertz que duplica la capacitat de dades i aporta avenços revolucionaris a 6G i més enllà. (Font de la imatge: Getty Images)
La comunicació sense fils de nova generació, representada per Terahertz Technology, promet revolucionar la transmissió de dades.
Aquests sistemes funcionen a les freqüències de Terahertz, oferint una amplada de banda inigualable per a la transmissió i comunicació de dades ultra ràpides. No obstant això, per adonar -se plenament d’aquest potencial, s’han de superar els reptes tècnics importants, especialment en la gestió i l’ús eficaç de l’espectre disponible.
Un avenç innovador ha abordat aquest repte: el primer multiplexor integrat de Terahertz (DE) integrat de banda ultra-banda realitzada en una plataforma de silici lliure de substrat.
Aquest disseny innovador té com a objectiu la banda Sub-Terahertz J (220-330 GHz) i pretén transformar la comunicació per a 6G i més enllà. El dispositiu duplica efectivament la capacitat de dades mantenint una baixa taxa de pèrdua de dades, obrint el camí per a xarxes sense fils eficients i fiables d’alta velocitat.
L’equip que hi ha al darrere d’aquesta fita inclou el professor Withawat Withayachumnankul de l’Escola d’Enginyeria Elèctrica i Mecànica de la Universitat d’Adelaida, el doctor Weijie Gao, ara investigador postdoctoral a la Universitat d’Osaka i el professor Masayuki Fujita.
El professor Withayachumnankul va declarar: "El multiplexor de polarització proposat permet transmetre diversos fluxos de dades simultàniament dins de la mateixa banda de freqüència, duplicant eficaçment la capacitat de dades". L’ample de banda relatiu aconseguit pel dispositiu no té precedents en qualsevol rang de freqüència, que representa un salt significatiu per als multiplexors integrats.
Els multiplexors de polarització són essencials en la comunicació moderna, ja que permeten a diversos senyals compartir la mateixa banda de freqüència, millorant significativament la capacitat del canal.
El nou dispositiu ho aconsegueix utilitzant acobladors direccionals cònics i un revestiment mitjà mitjà anisotròpic. Aquests components milloren la birefringència de polarització, donant lloc a una proporció d’extinció de polarització elevada (per) i amplada de banda àmplia: característiques clau dels sistemes de comunicació eficients de Terahertz.
A diferència dels dissenys tradicionals que es basen en guies d’ona asimètriques complexes i dependents de la freqüència, el nou multiplexor utilitza un revestiment anisotròpic amb només una lleugera dependència de freqüència. Aquest enfocament aprofita plenament l’ample de banda que proporcionen els acobladors cònics.
El resultat és una amplada de banda fraccionada propera al 40%, una mitjana per superar els 20 dB i una pèrdua mínima d’inserció d’aproximadament 1 dB. Aquestes mètriques de rendiment superen amb escreix les de dissenys òptics i de microones existents, que sovint pateixen una amplada de banda estreta i una pèrdua elevada.
El treball de l’equip de recerca no només millora l’eficiència dels sistemes Terahertz, sinó que també estableix les bases d’una nova era en la comunicació sense fils. El doctor Gao va assenyalar: "Aquesta innovació és un motor clau per desbloquejar el potencial de la comunicació de Terahertz". Les aplicacions inclouen streaming de vídeo d’alta definició, realitat augmentada i xarxes mòbils de nova generació com 6G.
Solucions tradicionals de gestió de polarització de Terahertz, com ara transductors de mode ortogonal (OMTs) basats en guies d’ona de metall rectangulars, s’enfronten a limitacions significatives. Les guies d'ones metàl·liques experimenten augment de pèrdues ohmiques a freqüències més elevades i els seus processos de fabricació són complexos a causa dels estrictes requisits geomètrics.
Els multiplexors de polarització òptica, inclosos els que utilitzen interferòmetres Mach-Zehnder o cristalls fotònics, ofereixen una millor integrabilitat i pèrdues més baixes, però sovint requereixen compensacions entre l'ample de banda, la compactació i la complexitat de fabricació.
Els acobladors direccionals s’utilitzen àmpliament en sistemes òptics i requereixen una forta birefringència de polarització per aconseguir una mida compacta i una alta per. Tot i això, estan limitats per l'amplada de banda estreta i la sensibilitat a les toleràncies de fabricació.
El nou multiplexor combina els avantatges dels acobladors direccionals cònics i el revestiment mitjà mitjà, superant aquestes limitacions. El revestiment anisotròpic presenta una birefringència important, assegurant -se altament per una amplada de banda àmplia. Aquest principi de disseny marca una sortida dels mètodes tradicionals, proporcionant una solució escalable i pràctica per a la integració de Terahertz.
La validació experimental del multiplexador va confirmar el seu rendiment excepcional. El dispositiu funciona de manera eficaç en el rang de 225-330 GHz, aconseguint una amplada de banda fraccionada del 37,8% mantenint un per sobre de 20 dB. La seva mida compacta i la seva compatibilitat amb els processos de fabricació estàndard la fan adequada per a la producció massiva.
El doctor Gao va remarcar: "Aquesta innovació no només millora l'eficiència dels sistemes de comunicació de Terahertz, sinó que també obre el camí per a xarxes sense fils més potents i fiables d'alta velocitat".
Les possibles aplicacions d’aquesta tecnologia s’estenen més enllà dels sistemes de comunicació. En millorar la utilització de l’espectre, el multiplexor pot impulsar avenços en camps com el radar, la imatge i l’Internet de les coses. "Al cap d'una dècada, esperem que aquestes tecnologies Terahertz siguin àmpliament adoptades i integrades en diverses indústries", va declarar el professor Withayachumnankul.
El multiplexor també es pot integrar perfectament amb dispositius anteriors en forma de feix desenvolupats per l'equip, permetent funcionalitats avançades de comunicació en una plataforma unificada. Aquesta compatibilitat posa de manifest la versatilitat i l'escalabilitat de la plataforma de guia d'ona dielèctrica efectiva de guies d'ona.
Les troballes de recerca de l’equip s’han publicat a la revista Laser & Photonic Reviews, destacant la seva importància en l’avançament de la tecnologia fotònica Terahertz. El professor Fujita va remarcar: "En superar les barreres tècniques crítiques, s'espera que aquesta innovació estimuli l'interès i l'activitat de recerca en el camp".
Els investigadors preveuen que el seu treball inspirarà noves aplicacions i millores tecnològiques en els propers anys, donant lloc a prototips i productes comercials.
Aquest multiplexor representa un pas endavant significatiu per desbloquejar el potencial de la comunicació de Terahertz. Estableix un nou estàndard per a dispositius Terahertz integrats amb les seves mètriques de rendiment sense precedents.
A mesura que la demanda de xarxes de comunicació d’alta velocitat i d’alta capacitat continua creixent, aquestes innovacions tindran un paper crucial en la conformació del futur de la tecnologia sense fils.
Posada Posada: 16-2024 de desembre