Egy új típusú Terahertz multiplexer megduplázta az adatkapacitást, és jelentősen javította a 6G kommunikációt példátlan sávszélességgel és alacsony adatveszteséggel.
A kutatók bevezettek egy szuper széles sávot, a Terahertz multiplexert, amely megduplázza az adatkapacitást, és forradalmi fejleményeket hoz a 6G-re és azt is. (Képforrás: Getty Images)
A következő generációs vezeték nélküli kommunikáció, amelyet a Terahertz technológia képvisel, ígéretet tesz az adatátvitel forradalmasítására.
Ezek a rendszerek a Terahertz frekvenciákon működnek, páratlan sávszélességet kínálva az ultragyors adatátvitelhez és a kommunikációhoz. Ennek a potenciálnak a teljes kiaknázása érdekében azonban a jelentős technikai kihívásokat meg kell küzdeni, különösen a rendelkezésre álló spektrum kezelése és hatékony felhasználása során.
Egy úttörő előrelépés foglalkozott ezzel a kihívással: az első ultraszélű, integrált Terahertz polarizáció (DE) multiplexer egy szubsztrátmentes szilíciumplatformon valósult meg.
Ez az innovatív formatervezés a Sub-Terahertz J sávot (220-330 GHz) célozza meg, és célja a 6G és azon túlmenően a kommunikáció átalakítása. Az eszköz ténylegesen megduplázza az adatkapacitást, miközben fenntartja az alacsony adatvesztési sebességet, előkészítve az utat a hatékony és megbízható nagysebességű vezeték nélküli hálózatok számára.
A mérföldkő mögött álló csapatban az Adelaide -i Egyetemi Villamos- és Gépészmérnöki Iskola, Dr. Weijie Gao, Dr. Weijie Gao professzora, Dr. Weijie Gao, az Oszaka Egyetem posztdoktori kutatója és Masayuki Fujita professzor.
Withayachumnankul professzor kijelentette: "A javasolt polarizációs multiplexer lehetővé teszi a több adatfolyam egyidejű továbbítását ugyanazon a frekvenciasávon belül, amely hatékonyan megduplázza az adatkapacitást." Az eszköz által elért relatív sávszélesség példátlanul bármilyen frekvenciatartományban van, ami jelentős ugrást jelent az integrált multiplexerek számára.
A polarizációs multiplexerek elengedhetetlenek a modern kommunikációban, mivel lehetővé teszik, hogy több jel ugyanazt a frekvenciasávot megossza, ami jelentősen javítja a csatorna kapacitását.
Az új eszköz ezt kúpos irányított csatlakozók és anizotróp hatékony közepes burkolatok felhasználásával éri el. Ezek az összetevők javítják a polarizáció kettős törést, ami magas polarizációs extinkciós arányt (PER) és széles sávszélességet eredményez a hatékony Terahertz kommunikációs rendszerek számára.
A hagyományos mintákkal ellentétben, amelyek a komplex és frekvenciától függő aszimmetrikus hullámvezetőkre támaszkodnak, az új multiplexer anizotróp burkolatot alkalmaz, csak csekély frekvenciafüggőséggel. Ez a megközelítés teljes mértékben kihasználja a kúpos csatlakozók által biztosított bőséges sávszélességet.
Ennek eredményeként egy frakcionált sávszélesség közel 40%, átlagosan meghaladja a 20 dB -t, és a minimális beillesztési veszteség körülbelül 1 dB. Ezek a teljesítménymutatók messze meghaladják a meglévő optikai és mikrohullámú minták alakját, amelyek gyakran keskeny sávszélességtől és nagy veszteségtől szenvednek.
A kutatócsoport munkája nemcsak javítja a Terahertz rendszerek hatékonyságát, hanem alapja a vezeték nélküli kommunikáció új korszakának. Dr. Gao megjegyezte: "Ez az innováció kulcsfontosságú mozgatórugó a Terahertz kommunikáció lehetőségeinek felszabadításában." Az alkalmazások között szerepel a nagyfelbontású video streaming, a kibővített valóság és a következő generációs mobilhálózatok, például a 6G.
A tradicionális Terahertz polarizációs kezelési megoldások, például az ortogonális üzemmód -átalakítók (OMT), a téglalap alakú fém hullámvezetők alapján, jelentős korlátozásokkal rendelkeznek. A fémhullámvezetők magasabb frekvenciákon megnövekedett ohmikus veszteségeket tapasztalnak, és gyártási folyamataik a szigorú geometriai követelmények miatt összetettek.
Az optikai polarizációs multiplexerek, beleértve a Mach-Zehnder interferométereket vagy fotonikus kristályokat használókat, jobb integrációt és alacsonyabb veszteségeket kínálnak, de gyakran kompromisszumokat igényelnek a sávszélesség, a kompaktság és a gyártás bonyolultsága között.
Az irányított csatlakozókat széles körben használják az optikai rendszerekben, és erős polarizációs kettős törést igényelnek a kompakt méret és a magas PER elérése érdekében. Ezeket azonban korlátozza a keskeny sávszélesség és a gyártási toleranciák iránti érzékenység.
Az új multiplexer egyesíti a kúpos irányított csatlakozók és a hatékony közepes burkolat előnyeit, amelyek legyőzik ezeket a korlátozásokat. Az anizotropikus burkolat jelentős kettős töréssel rendelkezik, biztosítva a nagy sávszélességet. Ez a tervezési elv eltérést jelent a hagyományos módszerektől, méretezhető és gyakorlati megoldást kínálva a Terahertz integrációhoz.
A multiplexer kísérleti validálása megerősítette kivételes teljesítményét. Az eszköz hatékonyan működik a 225-330 GHz-es tartományban, 37,8% -os frakcionált sávszélességet érve, miközben 20 dB feletti. Kompakt mérete és kompatibilitása a standard gyártási folyamatokkal lehetővé teszi a tömegtermeléshez.
Dr. Gao megjegyezte: "Ez az innováció nemcsak javítja a Terahertz kommunikációs rendszerek hatékonyságát, hanem előkészíti az utat a erősebb és megbízhatóbb, nagysebességű vezeték nélküli hálózatok számára is."
Ennek a technológiának a potenciális alkalmazása túlmutat a kommunikációs rendszereken. A spektrumhasználat javításával a multiplexer előrelépéseket eredményezhet olyan területeken, mint a radar, a képalkotás és a tárgyak internete. "Egy évtized alatt elvárjuk, hogy ezeket a Terahertz technológiákat széles körben elfogadják és integrálják a különféle iparágakban" - nyilatkozta Withayachumnankul professzor.
A multiplexer zökkenőmentesen integrálható a csapat által kifejlesztett korábbi sugárformáló eszközökkel is, lehetővé téve a fejlett kommunikációs funkciókat egy egységes platformon. Ez a kompatibilitás kiemeli a hatékony, közepes borítású dielektromos hullámvezető platform sokoldalúságát és skálázhatóságát.
A csapat kutatási eredményeit a Laser & Photonic Reviews folyóiratban tették közzé, hangsúlyozva azok jelentőségét a fotonikus Terahertz technológia előmozdításában. Fujita professzor megjegyezte: "A kritikus műszaki akadályok leküzdésével ez az innováció várhatóan ösztönözni fogja az érdeklődés és a kutatási tevékenységet a területen."
A kutatók arra számítanak, hogy munkájuk új alkalmazásokat és további technológiai fejlesztéseket inspirál az elkövetkező években, végül kereskedelmi prototípusokhoz és termékekhez.
Ez a multiplexer jelentős előrelépést jelent a Terahertz kommunikáció potenciáljának felszabadításában. Új szabványt állít be az integrált Terahertz eszközökre, példátlan teljesítménymutatókkal.
Mivel a nagysebességű, nagy kapacitású kommunikációs hálózatok iránti kereslet tovább növekszik, az ilyen újítások döntő szerepet játszanak a vezeték nélküli technológia jövőjének kialakításában.
A postai idő: december 16-2024