Нови тип терахерц мултиплексера је удвостручио капацитет података и значајно побољшао 6Г комуникацију са пропусним опсегом без преседана и малим губитком података.
Истраживачи су представили суперширокопојасни терахерц мултиплексер који удвостручује капацитет података и доноси револуционарни напредак у 6Г и даље. (Извор слике: Гетти Имагес)
Бежична комуникација следеће генерације, коју представља терахерц технологија, обећава револуцију у преносу података.
Ови системи раде на терахерц фреквенцијама, нудећи неупоредив пропусни опсег за ултра-брз пренос података и комуникацију. Међутим, да би се овај потенцијал у потпуности реализовао, морају се превазићи значајни технички изазови, посебно у управљању и ефективном коришћењу расположивог спектра.
Револуционарни напредак решио је овај изазов: први ултра-широкопојасни интегрисани терахерц поларизациони (де)мултиплексер реализован на силиконској платформи без супстрата.
Овај иновативни дизајн циља на субтерахерц Ј опсег (220-330 ГХз) и има за циљ да трансформише комуникацију за 6Г и даље. Уређај ефективно удвостручује капацитет података уз одржавање ниске стопе губитка података, отварајући пут ефикасним и поузданим бежичним мрежама велике брзине.
Тим који стоји иза ове прекретнице укључује професора Витхават Витхаиацхумнанкул са Факултета за електро и машинство Универзитета Аделаиде, др Веијие Гао, сада постдокторског истраживача на Универзитету у Осаки, и професора Масаиуки Фујита.
Професор Витхаиацхумнанкул је изјавио: „Предложени поларизациони мултиплексер омогућава да се вишеструки токови података истовремено преносе унутар истог фреквентног опсега, ефективно удвостручујући капацитет података.“ Релативни пропусни опсег који постиже уређај је без преседана у било ком фреквентном опсегу, што представља значајан скок за интегрисане мултиплексере.
Поларизациони мултиплексери су од суштинског значаја у модерној комуникацији јер омогућавају да више сигнала деле исти фреквенцијски опсег, значајно повећавајући капацитет канала.
Нови уређај то постиже коришћењем конусних усмерених спојница и анизотропне ефективне средње облоге. Ове компоненте побољшавају поларизациони дволом, што резултира високим коефицијентом екстинкције поларизације (ПЕР) и широким пропусним опсегом – кључним карактеристикама ефикасних терахерц комуникационих система.
За разлику од традиционалних дизајна који се ослањају на сложене и фреквентно зависне асиметричне таласоводе, нови мултиплексор користи анизотропну облогу са само малом зависношћу од фреквенције. Овај приступ у потпуности користи широки пропусни опсег који пружају конусни спојници.
Резултат је делимични пропусни опсег близу 40%, просечна ПЕР већа од 20 дБ и минимални губитак уметања од приближно 1 дБ. Ова метрика перформанси далеко надмашује оне постојеће оптичке и микроталасне дизајне, који често пате од уског пропусног опсега и великих губитака.
Рад истраживачког тима не само да побољшава ефикасност терахерц система, већ и поставља темеље за нову еру у бежичној комуникацији. Др Гао је приметио: "Ова иновација је кључни покретач у откључавању потенцијала терахерц комуникације." Апликације укључују видео стримовање високе дефиниције, проширену стварност и мобилне мреже следеће генерације као што је 6Г.
Традиционална решења за управљање поларизацијом терахерца, као што су трансдуктори ортогоналног мода (ОМТ) засновани на правоугаоним металним таласоводима, суочавају се са значајним ограничењима. Метални таласоводи имају повећане омске губитке на вишим фреквенцијама, а њихови производни процеси су сложени због строгих геометријских захтева.
Мултиплексери оптичке поларизације, укључујући оне који користе Мах-Зендерове интерферометре или фотонске кристале, нуде бољу интеграцију и мање губитке, али често захтевају компромисе између пропусног опсега, компактности и сложености производње.
Усмерени спојници се широко користе у оптичким системима и захтевају јак поларизациони дволом да би се постигла компактна величина и висок ПЕР. Међутим, они су ограничени уским пропусним опсегом и осетљивошћу на производне толеранције.
Нови мултиплексер комбинује предности конусних усмерених спојница и ефективне средње облоге, превазилазећи ова ограничења. Анизотропна облога показује значајно дволомност, обезбеђујући висок ПЕР у широком опсегу. Овај принцип дизајна означава одмак од традиционалних метода, пружајући скалабилно и практично решење за терахерц интеграцију.
Експериментална валидација мултиплексора је потврдила његове изузетне перформансе. Уређај ефикасно ради у опсегу 225-330 ГХз, постижући делимичну ширину опсега од 37,8% уз одржавање ПЕР изнад 20 дБ. Његова компактна величина и компатибилност са стандардним производним процесима чине га погодним за масовну производњу.
Др Гао је приметио: „Ова иновација не само да побољшава ефикасност терахерц комуникационих система, већ и утире пут за моћније и поузданије бежичне мреже велике брзине.“
Потенцијалне примене ове технологије шире се изван комуникационих система. Побољшањем коришћења спектра, мултиплексер може да покрене напредак у областима као што су радар, сликање и Интернет ствари. „Унутар једне деценије очекујемо да ће ове терахерц технологије бити широко прихваћене и интегрисане у различитим индустријама“, изјавио је професор Витајчумнанкул.
Мултиплексер се такође може неприметно интегрисати са ранијим уређајима за формирање снопа које је развио тим, омогућавајући напредне комуникационе функционалности на обједињеној платформи. Ова компатибилност наглашава свестраност и скалабилност ефективне средње обложене диелектричне таласоводне платформе.
Резултати истраживања тима објављени су у часопису Ласер & Пхотониц Ревиевс, наглашавајући њихов значај у унапређењу фотонске терахерц технологије. Професор Фујита је приметио: „Превазилажењем критичних техничких баријера, очекује се да ова иновација подстакне интересовање и истраживачку активност у овој области“.
Истраживачи предвиђају да ће њихов рад инспирисати нове апликације и даља технолошка побољшања у наредним годинама, што ће на крају довести до комерцијалних прототипова и производа.
Овај мултиплексер представља значајан корак напред у откључавању потенцијала терахерц комуникације. Он поставља нови стандард за интегрисане терахерц уређаје са својим невиђеним показатељима перформанси.
Како потражња за комуникационим мрежама велике брзине и великог капацитета наставља да расте, такве иновације ће играти кључну улогу у обликовању будућности бежичне технологије.
Време поста: 16.12.2024