Jenis baru multiplexer terahertz telah menggandakan kapasitas data dan secara signifikan meningkatkan komunikasi 6G dengan bandwidth yang belum pernah terjadi sebelumnya dan kehilangan data rendah.
Para peneliti telah memperkenalkan multiplexer band terahertz super-lebar yang menggandakan kapasitas data dan membawa kemajuan revolusioner ke 6G dan seterusnya. (Sumber Gambar: Getty Images)
Komunikasi nirkabel generasi berikutnya, diwakili oleh teknologi terahertz, berjanji untuk merevolusi transmisi data.
Sistem ini beroperasi pada frekuensi terahertz, menawarkan bandwidth yang tak tertandingi untuk transmisi dan komunikasi data ultra cepat. Namun, untuk sepenuhnya menyadari potensi ini, tantangan teknis yang signifikan harus diatasi, terutama dalam mengelola dan secara efektif memanfaatkan spektrum yang tersedia.
Kemajuan inovatif telah membahas tantangan ini: multiplexer Ultra-Wideband Terintegrasi Polarisasi Terpadu (DE) terwujud pada platform silikon bebas substrat.
Desain inovatif ini menargetkan band Sub-Terahertz J (220-330 GHz) dan bertujuan untuk mengubah komunikasi untuk 6G dan seterusnya. Perangkat ini secara efektif menggandakan kapasitas data sambil mempertahankan laju kehilangan data yang rendah, membuka jalan bagi jaringan nirkabel berkecepatan tinggi yang efisien dan andal.
Tim di balik tonggak ini termasuk Profesor Withawat Withayachumnankul dari Sekolah Teknik Listrik dan Mesin Universitas Adelaide, Dr. Weijie Gao, yang sekarang menjadi peneliti postdoktoral di Universitas Osaka, dan Profesor Masayuki Fujita.
Profesor Withayachumnankul menyatakan, "multiplexer polarisasi yang diusulkan memungkinkan beberapa aliran data untuk ditransmisikan secara bersamaan dalam pita frekuensi yang sama, secara efektif menggandakan kapasitas data." Bandwidth relatif yang dicapai oleh perangkat belum pernah terjadi sebelumnya di seluruh rentang frekuensi, mewakili lompatan yang signifikan untuk multiplexer terintegrasi.
Multiplexer polarisasi sangat penting dalam komunikasi modern karena memungkinkan beberapa sinyal untuk berbagi pita frekuensi yang sama, secara signifikan meningkatkan kapasitas saluran.
Perangkat baru ini mencapai hal ini dengan memanfaatkan skrup directional kerucut dan kelongsong medium efektif anisotropik. Komponen -komponen ini meningkatkan birefringence polarisasi, menghasilkan rasio kepunahan polarisasi yang tinggi (per) dan bandwidth yang luas - karakteristik kunci sistem komunikasi terahertz yang efisien.
Tidak seperti desain tradisional yang mengandalkan pandu gelombang asimetris yang kompleks dan bergantung pada frekuensi, multiplexer baru menggunakan kelongsong anisotropik dengan hanya sedikit ketergantungan frekuensi. Pendekatan ini sepenuhnya memanfaatkan bandwidth yang cukup yang disediakan oleh couplers kerucut.
Hasilnya adalah bandwidth fraksional mendekati 40%, rata -rata per melebihi 20 dB, dan kehilangan penyisipan minimum sekitar 1 dB. Metrik kinerja ini jauh melampaui desain optik dan microwave yang ada, yang sering menderita bandwidth sempit dan kerugian tinggi.
Pekerjaan tim peneliti tidak hanya meningkatkan efisiensi sistem terahertz tetapi juga meletakkan dasar untuk era baru dalam komunikasi nirkabel. Dr. Gao mencatat, "Inovasi ini adalah pendorong utama dalam membuka potensi komunikasi terahertz." Aplikasi termasuk streaming video definisi tinggi, augmented reality, dan jaringan seluler generasi berikutnya seperti 6G.
Solusi manajemen polarisasi terahertz tradisional, seperti transduser mode ortogonal (OMT) berdasarkan pandu gelombang logam persegi panjang, menghadapi keterbatasan yang signifikan. Waveguides logam mengalami peningkatan kerugian ohmik pada frekuensi yang lebih tinggi, dan proses manufakturnya kompleks karena persyaratan geometris yang ketat.
Multiplexer polarisasi optik, termasuk yang menggunakan interferometer Mach-Zehnder atau kristal fotonik, menawarkan integrabilitas yang lebih baik dan kerugian yang lebih rendah tetapi seringkali membutuhkan pertukaran antara bandwidth, kekompakan, dan kompleksitas manufaktur.
Directional coupler banyak digunakan dalam sistem optik dan membutuhkan birefringence polarisasi yang kuat untuk mencapai ukuran kompak dan tinggi per. Namun, mereka dibatasi oleh bandwidth sempit dan sensitivitas terhadap toleransi manufaktur.
Multiplexer baru ini menggabungkan keunggulan skrup directional kerucut dan kelongsong medium yang efektif, mengatasi keterbatasan ini. Kelongsong anisotropik menunjukkan birefringence yang signifikan, memastikan tinggi per bandwidth yang luas. Prinsip desain ini menandai keberangkatan dari metode tradisional, memberikan solusi yang dapat diskalakan dan praktis untuk integrasi terahertz.
Validasi eksperimental dari multiplexer mengkonfirmasi kinerjanya yang luar biasa. Perangkat ini beroperasi secara efisien dalam kisaran 225-330 GHz, mencapai bandwidth fraksional 37,8% sambil mempertahankan A per di atas 20 dB. Ukuran dan kompatibilitasnya yang ringkas dengan proses pembuatan standar membuatnya cocok untuk produksi massal.
Gao berkomentar, "Inovasi ini tidak hanya meningkatkan efisiensi sistem komunikasi terahertz tetapi juga membuka jalan bagi jaringan nirkabel berkecepatan tinggi yang lebih kuat dan andal."
Aplikasi potensial dari teknologi ini melampaui sistem komunikasi. Dengan meningkatkan pemanfaatan spektrum, multiplexer dapat mendorong kemajuan di bidang seperti radar, pencitraan, dan Internet of Things. "Dalam satu dekade, kami berharap teknologi terahertz ini akan diadopsi dan diintegrasikan secara luas di berbagai industri," kata Profesor Withayachumnankul.
Multiplexer juga dapat diintegrasikan dengan mulus dengan perangkat beamforming sebelumnya yang dikembangkan oleh tim, memungkinkan fungsi komunikasi canggih pada platform terpadu. Kompatibilitas ini menyoroti keserbagunaan dan skalabilitas platform pandu gelombang dielektrik berpakaian sedang yang efektif.
Temuan penelitian tim telah diterbitkan dalam jurnal Laser & Photonic Reviews, menekankan signifikansi mereka dalam memajukan teknologi fotonik terahertz. Profesor Fujita berkomentar, "Dengan mengatasi hambatan teknis kritis, inovasi ini diharapkan untuk merangsang minat dan aktivitas penelitian di lapangan."
Para peneliti mengantisipasi bahwa pekerjaan mereka akan menginspirasi aplikasi baru dan peningkatan teknologi lebih lanjut di tahun -tahun mendatang, yang pada akhirnya mengarah pada prototipe dan produk komersial.
Multiplexer ini mewakili langkah maju yang signifikan dalam membuka potensi komunikasi terahertz. Ini menetapkan standar baru untuk perangkat terahertz terintegrasi dengan metrik kinerjanya yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Karena permintaan untuk jaringan komunikasi berkecepatan tinggi, berkapasitas tinggi terus tumbuh, inovasi semacam itu akan memainkan peran penting dalam membentuk masa depan teknologi nirkabel.
Waktu posting: Des-16-2024