Нови тип терахерцног мултиплексера удвостручио је капацитет података и значајно побољшао 6Г комуникацију са невиђеним пропусним опсегом и малим губитком података.
Истраживачи су представили суперширокопојасни терахерцни мултиплексер који удвостручује капацитет података и доноси револуционарни напредак у 6G и даље. (Извор слике: Getty Images)
Бежична комуникација следеће генерације, представљена терахерцном технологијом, обећава да ће револуционисати пренос података.
Ови системи раде на терахерцним фреквенцијама, нудећи ненадмашан пропусни опсег за ултрабрз пренос података и комуникацију. Међутим, да би се овај потенцијал у потпуности остварио, морају се превазићи значајни технички изазови, посебно у управљању и ефикасном коришћењу расположивог спектра.
Револуционарни напредак је решио овај изазов: први ултраширокопојасни интегрисани терахерцни поларизациони (де)мултиплексер реализован на силицијумској платформи без подлоге.
Овај иновативни дизајн циља субтерахерцни J опсег (220-330 GHz) и има за циљ да трансформише комуникацију за 6G и даље. Уређај ефикасно 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 Витавата Витајачумнанкула са Факултета за електротехнику и машинство Универзитета у Аделаиди, др Веиђие Гаоа, сада постдокторског истраживача на Универзитету у Осаки, и професора Масајукија Фуџиту.
Професор Витајачумнанкул је изјавио: „Предложени поларизациони мултиплексер омогућава истовремени пренос вишеструких токова података унутар истог фреквентног опсега, ефикасно удвостручујући капацитет података.“ Релативни пропусни опсег који уређај постиже је без преседана у било ком фреквентном опсегу, што представља значајан скок за интегрисане мултиплексере.
Поларизациони мултиплексери су неопходни у модерној комуникацији јер омогућавају да више сигнала дели исти фреквентни опсег, значајно повећавајући капацитет канала.
Нови уређај ово постиже коришћењем конусних усмерних спрегача и анизотропног ефективног медијумског омотача. Ове компоненте побољшавају дволомност поларизације, што резултира високим односом екстинкције поларизације (PER) и широким пропусним опсегом – кључним карактеристикама ефикасних терахерцних комуникационих система.
За разлику од традиционалних дизајна који се ослањају на сложене и фреквентно зависне асиметричне таласоводе, нови мултиплексер користи анизотропну облогу са само малом фреквентном зависношћу. Овај приступ у потпуности користи велики пропусни опсег који пружају конусни спојници.
Резултат је фракциони пропусни опсег близу 40%, просечан PER већи од 20 dB и минимални губитак уметања од приближно 1 dB. Ове метрике перформанси далеко превазилазе оне код постојећих оптичких и микроталасних дизајна, који често пате од уског пропусног опсега и великих губитака.
Рад истраживачког тима не само да побољшава ефикасност терахерцних система, већ и поставља темеље за нову еру у бежичној комуникацији. Др Гао је напоменуо: „Ова иновација је кључни покретач у откључавању потенцијала терахерцне комуникације.“ Примене укључују стримовање видеа високе дефиниције, проширену стварност и мобилне мреже следеће генерације попут 6G.
Традиционална терахерцна решења за управљање поларизацијом, као што су ортогонални модни претварачи (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.
Оптички поларизациони мултиплексери, укључујући оне који користе Мах-Цендерове интерферометре или фотонске кристале, нуде бољу интеграбилност и мање губитке, али често захтевају компромисе између пропусног опсега, компактности и сложености производње.
Усмерени спрежници се широко користе у оптичким системима и захтевају јако поларизационо дволомљење да би се постигла компактна величина и висок PER. Међутим, ограничени су уским пропусним опсегом и осетљивошћу на производне толеранције.
Нови мултиплексер комбинује предности конусних усмерних спрегача и ефикасне средње облоге, превазилазећи ова ограничења. Анизотропна облога показује значајно двопреламање, обезбеђујући висок PER у широком пропусном опсегу. Овај принцип дизајна означава одступање од традиционалних метода, пружајући скалабилно и практично решење за терахерцну интеграцију.
Експериментална валидација мултиплексера потврдила је његове изузетне перформансе. Уређај ефикасно ради у опсегу од 225-330 GHz, постижући фракциони пропусни опсег од 37,8% уз одржавање PER изнад 20 dB. 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 терахерцних комуникационих система, већ и отвара пут снажнијим и поузданијим бежичним мрежама велике брзине.“
Потенцијалне примене ове технологије протежу се изван комуникационих система. Побољшањем искоришћења спектра, мултиплексер може покренути напредак у областима као што су радар, снимање и Интернет ствари. „У року од једне деценије очекујемо да ће ове терахерцне технологије бити широко усвојене и интегрисане у различитим индустријама“, изјавио је професор Витајачумнанкул.
Мултиплексер се такође може беспрекорно интегрисати са ранијим уређајима за формирање снопа које је развио тим, омогућавајући напредне комуникационе функционалности на јединственој платформи. Ова компатибилност истиче свестраност и скалабилност ефикасне платформе диелектричног таласовода са медијумском облогом.
Резултати истраживања тима објављени су у часопису Laser & Photonic Reviews, где се истиче њихов значај у унапређењу фотонске терахерцне технологије. Професор Фуџита је приметио: „Превазилажењем критичних техничких баријера, очекује се да ће ова иновација подстаћи интересовање и истраживачку активност у овој области.“
Истраживачи очекују да ће њихов рад инспирисати нове примене 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 терахерцне комуникације. Он поставља нови стандард за интегрисане терахерцне уређаје са својим невиђеним метрикама 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 објаве: 16. децембар 2024.