En ny type Terahertz Multiplexer har doblet datakapasitet og forbedret 6G -kommunikasjon betydelig med enestående båndbredde og lavt datatap.
Forskere har introdusert et super bredt band Terahertz multiplexer som dobler datakapasitet og bringer revolusjonerende fremskritt til 6G og utover. (Bildekilde: Getty Images)
Neste generasjons trådløs kommunikasjon, representert av Terahertz Technology, lover å revolusjonere dataoverføring.
Disse systemene fungerer ved Terahertz-frekvenser, og tilbyr enestående båndbredde for ultra-rask dataoverføring og kommunikasjon. For å fullføre dette potensielle, må betydelige tekniske utfordringer imidlertid overvinnes, spesielt for å håndtere og effektivt bruke det tilgjengelige spekteret.
Et banebrytende fremskritt har tatt for seg denne utfordringen: den første ultra-bredbåndsintegrerte Terahertz Polarization (DE) multiplexer realisert på en substratfri silisiumplattform.
Dette innovative designet retter seg mot Sub-Terahertz J-bandet (220-330 GHz) og tar sikte på å transformere kommunikasjon for 6G og utover. Enheten dobler effektivt datakapasiteten samtidig som en lav datatap, og baner vei for effektive og pålitelige høyhastighets trådløse nettverk.
Teamet bak denne milepælen inkluderer professor Withawat Withayachumnankul fra University of Adelaides School of Electrical and Mechanical Engineering, Dr. Weijie Gao, nå postdoktorisk forsker ved Osaka University, og professor Masayuki Fujita.
Professor Withayachumnankul uttalte: "Den foreslåtte polariseringsmultiplexeren gjør det mulig å overføre flere datastrømmer samtidig innenfor samme frekvensbånd, og effektivt doble datakapasitet." Den relative båndbredden oppnådd av enheten er enestående på tvers av ethvert frekvensområde, noe som representerer et betydelig sprang for integrerte multipleksere.
Polarisasjonsmultipleksere er essensielle i moderne kommunikasjon, da de gjør det mulig for flere signaler å dele det samme frekvensbåndet, noe som forbedrer kanalkapasiteten betydelig.
Den nye enheten oppnår dette ved å bruke koniske retningskoblinger og anisotropisk effektiv medium kledning. Disse komponentene forbedrer polarisering av birefringence, noe som resulterer i et høyt polarisasjonsutryddelsesforhold (per) og bred båndbredde - nøkkelegenskaper for effektive Terahertz -kommunikasjonssystemer.
I motsetning til tradisjonelle design som er avhengige av komplekse og frekvensavhengige asymmetriske bølgeledere, benytter den nye multiplekseren anisotropisk kledning med bare svak frekvensavhengighet. Denne tilnærmingen utnytter den store båndbredden levert av de koniske koblingene.
Resultatet er en brøkbåndbredde nær 40%, et gjennomsnitt per over 20 dB, og et minimumssettingstap på omtrent 1 dB. Disse ytelsesmålingene overgår langt de som eksisterende optiske og mikrobølgeovn design, som ofte lider av smal båndbredde og høyt tap.
Forskerteamets arbeid forbedrer ikke bare effektiviteten til Terahertz -systemer, men legger også grunnlaget for en ny epoke innen trådløs kommunikasjon. Dr. Gao bemerket, "Denne innovasjonen er en viktig driver for å låse opp potensialet i Terahertz -kommunikasjon." Programmer inkluderer HD-videostreaming, augmented reality og neste generasjons mobilnett som 6G.
Tradisjonelle Terahertz -polarisasjonsstyringsløsninger, som ortogonale modus -svinger (OMTS) basert på rektangulære metallbølgeledere, står overfor betydelige begrensninger. Metallbølgeledere opplever økte ohmiske tap ved høyere frekvenser, og deres produksjonsprosesser er kompliserte på grunn av strenge geometriske krav.
Optiske polarisasjonsmultipleksere, inkludert de som bruker Mach-Zehnder interferometre eller fotoniske krystaller, gir bedre integrabilitet og lavere tap, men krever ofte avveininger mellom båndbredde, kompakthet og produksjonskompleksitet.
Retningskoblinger er mye brukt i optiske systemer og krever sterk polarisasjonsborfyring for å oppnå kompakt størrelse og høy per. Imidlertid er de begrenset av smal båndbredde og følsomhet for produksjonstoleranser.
Den nye multiplekseren kombinerer fordelene med koniske retningsbestemte koblinger og effektiv medium kledning, og overvinner disse begrensningene. Den anisotropiske kledningen viser betydelig birefringence, og sikrer høy per over en bred båndbredde. Dette designprinsippet markerer en avgang fra tradisjonelle metoder, og gir en skalerbar og praktisk løsning for Terahertz -integrasjon.
Eksperimentell validering av multiplekseren bekreftet dens eksepsjonelle ytelse. Enheten fungerer effektivt i 225-330 GHz-området, og oppnår en brøkbåndbredde på 37,8% mens den opprettholder en per over 20 dB. Den kompakte størrelsen og kompatibiliteten med standardproduksjonsprosesser gjør den egnet for masseproduksjon.
Dr. Gao bemerket, "Denne innovasjonen forbedrer ikke bare effektiviteten til Terahertz-kommunikasjonssystemer, men baner også vei for kraftigere og pålitelige høyhastighets trådløse nettverk."
De potensielle anvendelsene av denne teknologien strekker seg utover kommunikasjonssystemer. Ved å forbedre spektrumutnyttelsen, kan multiplekseren føre fremskritt innen felt som radar, avbildning og tingenes internett. "I løpet av et tiår forventer vi at disse Terahertz -teknologiene blir bredt vedtatt og integrert på tvers av forskjellige bransjer," uttalte professor Withayachumnankul.
Multiplexer kan også sømløst integreres med tidligere stråleformende enheter utviklet av teamet, noe som muliggjør avanserte kommunikasjonsfunksjoner på en enhetlig plattform. Denne kompatibiliteten fremhever allsidigheten og skalerbarheten til den effektive middels kledde dielektriske bølgelederplattformen.
Teamets forskningsresultater er publisert i tidsskriftet Laser & Photonic Reviews, og understreker deres betydning for å fremme fotonisk Terahertz -teknologi. Professor Fujita bemerket: "Ved å overvinne kritiske tekniske barrierer forventes denne innovasjonen å stimulere interesse og forskningsaktivitet på feltet."
Forskerne forventer at arbeidet deres vil inspirere til nye applikasjoner og ytterligere teknologiske forbedringer de kommende årene, og til slutt føre til kommersielle prototyper og produkter.
Denne multiplekseren representerer et betydelig skritt fremover for å låse opp potensialet i Terahertz -kommunikasjon. Den setter en ny standard for integrerte Terahertz -enheter med sine enestående ytelsesmålinger.
Ettersom etterspørselen etter høyhastighets kommunikasjonsnettverk med høy kapasitet fortsetter å vokse, vil slike innovasjoner spille en avgjørende rolle i å forme fremtiden for trådløs teknologi.
Post Time: des-16-2024