Новый тип мультиплексора Terahertz удвоил объем данных и значительно улучшил связь 6G с беспрецедентной пропускной способностью и низкой потерей данных.
Исследователи представили супер широкий группы Terahertz Multiplexer, который удваивает способность данных и приносит революционные достижения до 6G и выше. (Источник изображения: Getty Images)
Беспроводная связь следующего поколения, представленная Terahertz Technology, обещает революционизировать передачу данных.
Эти системы работают на частотах Terahertz, предлагая непревзойденную полосу пропускания для сверхбычной передачи данных и связи. Однако, чтобы полностью реализовать этот потенциал, необходимо преодолеть значительные технические проблемы, особенно при управлении и эффективном использовании доступного спектра.
Новаторский прогресс посвящен этой проблеме: первый мультиплексор интегрированного терагерца поляризации (DE), реализованный на силиконовой платформе без ультра широкополосной платформы.
Этот инновационный дизайн предназначен для субтерцерца J Band (220-330 ГГц) и направлен на преобразование общения для 6G и дальше. Устройство эффективно удваивает емкость данных, сохраняя низкую скорость потери данных, прокладывая путь для эффективных и надежных высокоскоростных беспроводных сетей.
Команда, стоящая за этой вехой, включает профессора Withawat Withayachumnankul из Школы электротехники и машиностроения Университета Аделаиды, доктор Вейджи Гао, ныне постдокторский исследователь в Университете Осаки и профессор Масаюки Фудзита.
Профессор Withayachumnankul заявил: «Предложенный мультиплексор поляризации позволяет одновременно передавать множественные потоки данных в одной и той же полосе частот, эффективно удваивая емкость данных». Относительная полоса пропускания, достигнутая устройством, беспрецедентна в любом частотном диапазоне, что представляет значительный скачок для интегрированных мультиплексоров.
Мультиплекторы поляризации имеют важное значение для современной связи, поскольку они позволяют нескольким сигналам разделять одну и ту же полосу частот, значительно повышая способность канала.
Новое устройство достигает этого, используя конические направленные муфты и анизотропную эффективную среднюю оболочку. Эти компоненты усиливают поляризационную двумеляцию, что приводит к высокому коэффициенту вымирания поляризации (PER) и широкой полосовой пропускной способности - характеристикам ключа эффективных систем связи терагерца.
В отличие от традиционных конструкций, которые зависят от сложных и частотно-зависимых асимметричных волноводов, новый мультиплексор использует анизотропную облицовку с лишь небольшой частотой зависимостью. Этот подход полностью использует широкую полосу пропускания, обеспечиваемую коническими соединениями.
Результатом является дробная полоса пропускания, близкая к 40%, в среднем за более 20 дБ и минимальная потеря вставки приблизительно 1 дБ. Эти показатели производительности намного превосходят показатели существующих оптических и микроволновых дизайнов, которые часто страдают от узкой полосы и высокой потери.
Работа исследовательской группы не только повышает эффективность систем Terahertz, но и закладывает основу для новой эры в беспроводной связи. Доктор Гао отметил: «Это инновация является ключевым фактором, чтобы раскрыть потенциал Terahertz Communication». Приложения включают потоковое видео с высокой четкости, дополненную реальность и мобильные сети следующего поколения, такие как 6G.
Традиционные решения для управления поляризацией терагерца, такие как преобразователи ортогональных мод (ОМТ) на основе прямоугольных металлических волноводов, сталкиваются с значительными ограничениями. Металлические волноводы испытывают увеличение потери OHMIC на более высоких частотах, а их производственные процессы являются сложными из -за строгих геометрических требований.
Оптические мультиплексоры поляризации, в том числе те, которые используют интерферометры Mach-Zehnder или фотонные кристаллы, предлагают лучшую интегрируемость и более низкие потери, но часто требуют компромиссов между полосой, компактностью и сложностью производства.
Направленные муфты широко используются в оптических системах и требуют сильной поляризационной двуметрости для достижения компактного размера и высокого уровня. Тем не менее, они ограничены узкой пропускной способностью и чувствительностью к производству допусков.
Новый мультиплексор объединяет преимущества конических направленных связей и эффективной средней облицовки, преодолевая эти ограничения. Анизотропная облицовка демонстрирует значительную двуметроскую лучеученичество, обеспечивая высокую часть широкой полосы пропускания. Этот принцип дизайна отмечает отход от традиционных методов, обеспечивая масштабируемое и практическое решение для интеграции терагерца.
Экспериментальная проверка мультиплексора подтвердила его исключительную производительность. Устройство работает эффективно в диапазоне 225-330 ГГц, достигая дробной полосы пропускания 37,8%, сохраняя при одновременном сохранении более 20 дБ. Его компактный размер и совместимость со стандартными производственными процессами делают его подходящим для массового производства.
Доктор Гао отметил: «Это инновация не только повышает эффективность систем связи терагерц, но и прокладывает путь для более мощных и надежных высокоскоростных беспроводных сетей».
Потенциальные применения этой технологии выходят за рамки систем связи. Улучшив использование спектра, мультиплексор может стимулировать достижения в таких областях, как радар, визуализация и Интернет вещей. «В течение десятилетия мы ожидаем, что эти технологии Terahertz будут широко приняты и интегрированы в различных отраслях», - заявил профессор Withayachumnankul.
Мультиплексор также может быть беспрепятственно интегрирован с более ранними устройствами, разработанными командой, создавая расширенные функции связи на единой платформе. Эта совместимость подчеркивает универсальность и масштабируемость эффективной диэлектрической волноводной платформы средней одежды.
Результаты исследований команды были опубликованы в журнале Laser & Photonic Reviews, подчеркивая их значение в развитии технологии фотонных терахерц. Профессор Фудзита заметил: «Преодолев критические технические барьеры, это инновация, как ожидается, стимулирует интерес и исследовательскую деятельность в этой области».
Исследователи ожидают, что их работа вдохновит новые приложения и дальнейшие технологические улучшения в ближайшие годы, что в конечном итоге приведет к коммерческим прототипам и продуктам.
Этот мультиплексор представляет собой значительный шаг вперед в раскрытии потенциала терагерца связи. Он устанавливает новый стандарт для интегрированных устройств Terahertz с его беспрецедентными показателями производительности.
По мере того, как спрос на высокоскоростные сети связи с высокой способностью продолжает расти, такие инновации будут играть решающую роль в формировании будущего беспроводных технологий.
Время публикации: декабрь-16-2024