In nij type terahertz-multiplexer hat gegevenskapasiteit ferdûbele en 6G-kommunikaasje signifikant ferbettere mei ungewoane bânbreedte en leech gegevensferlies.
Undersikers hawwe in superbrede band terahertz-multiplexer yntrodusearre dy't gegevenskapasiteit ferdûbelet en revolúsjonêre foarútgong bringt nei 6G en fierder. (Ofbylding boarne: Getty Images)
Folgjende-generaasje draadloze kommunikaasje, fertsjintwurdige troch terahertz-technology, belooft gegevensferfier te revolúsjonearjen.
Dizze systemen wurkje op terahertz-frekwinsjes, en biede ongeëvenaarde bânbreedte foar ultrasnelle gegevensoerdracht en kommunikaasje. Om dit potensjeel lykwols folslein te realisearjen, moatte wichtige technyske útdagings wurde oerwûn, benammen by it behearen en effektyf brûken fan it beskikbere spektrum.
In baanbrekkende foarútgong hat dizze útdaging oanpakt: de earste ultra-wideband yntegreare terahertz polarisaasje (de) multiplexer realisearre op in substraatfrij silisiumplatfoarm.
Dit ynnovative ûntwerp is rjochte op de sub-terahertz J-band (220-330 GHz) en is fan doel kommunikaasje foar 6G en fierder te transformearjen. It apparaat ferdûbelet effektyf gegevenskapasiteit by it behâld fan in leech gegevensferliesrate, en it paad foar effisjinte en betroubere draadloze netwurken mei hege snelheid.
It team efter dizze mylpeal omfettet professor Withawat Withayachumnankul fan 'e Universiteit fan Adelaide's School of Electrical and Mechanical Engineering, Dr Weijie Gao, no in postdoctoral ûndersiker oan' e Osaka University, en professor Masayuki Fujita.
Professor Withayachumnankul sei: "De foarstelde polarisaasjemultiplekser lit meardere gegevensstreamen tagelyk wurde oerdroegen binnen deselde frekwinsjeband, wêrtroch gegevenskapasiteit effektyf ferdûbelje." De relative bânbreedte berikt troch it apparaat is ongelooflijk oer elk frekwinsjeberik, wat in wichtige sprong foar yntegreare multiplexers fertsjintwurdiget.
Polarisaasjemultiplexers binne essensjeel yn moderne kommunikaasje, om't se meardere sinjalen ynskeakelje om deselde frekwinsjeband te dielen, wat de kanaalkapasiteit signifikant ferbetterje.
It nije apparaat berikt dit troch gebrûk fan konyske rjochtingskoppelers en anisotropyske effektive medium beklaaiïng. Dizze komponinten ferbetterje polarisaasje dûbele breking, wat resulteart yn in hege polarisaasje-útstjerringsferhâlding (PER) en brede bânbreedte - wichtige skaaimerken fan effisjinte terahertz-kommunikaasjesystemen.
Oars as tradisjonele ûntwerpen dy't fertrouwe op komplekse en frekwinsje-ôfhinklike asymmetryske waveguides, brûkt de nije multiplexer anisotropyske beklaaiïng mei mar in lichte frekwinsje-ôfhinklikens. Dizze oanpak makket folslein gebrûk fan 'e romme bânbreedte levere troch de konyske koppelingen.
It resultaat is in fraksjonele bânbreedte tichtby 40%, in gemiddelde PER fan mear as 20 dB, en in minimale ynfoegjeferlies fan sawat 1 dB. Dizze prestaasjemetriken oertreffe fierhinne dy fan besteande optyske en mikrogolfûntwerpen, dy't faak lêst hawwe fan smelle bânbreedte en hege ferlies.
It wurk fan it ûndersyksteam ferbettert net allinich de effisjinsje fan terahertz-systemen, mar leit ek de basis foar in nij tiidrek yn draadloze kommunikaasje. Dr Gao merkte op: "Dizze ynnovaasje is in wichtige driuwfear yn it ûntsluten fan it potensjeel fan terahertz-kommunikaasje." Applikaasjes omfetsje fideostreaming mei hege definysje, augmented reality, en mobile netwurken fan folgjende generaasje lykas 6G.
Tradysjonele oplossings foar terahertz-polarisaasjebehear, lykas ortogonale modus-transducers (OMT's) basearre op rjochthoekige metalen waveguides, hawwe wichtige beheiningen. Metal waveguides ûnderfine ferhege ohmske ferliezen by hegere frekwinsjes, en harren produksje prosessen binne kompleks fanwege strange geometryske easken.
Optyske polarisaasje-multiplexers, ynklusyf dyjingen dy't Mach-Zehnder-interferometers as fotonyske kristallen brûke, biede bettere yntegriteit en legere ferliezen, mar fereaskje faak ôfwikselingen tusken bânbreedte, kompaktheid en kompleksiteit fan produksje.
Directional couplers wurde in soad brûkt yn optyske systemen en fereaskje sterke polarisaasje dûbele breking te kommen ta kompakte grutte en hege PER. Se wurde lykwols beheind troch smelle bânbreedte en gefoelichheid foar produksjetolerânsjes.
De nije multiplexer kombinearret de foardielen fan konyske rjochtingskoppelers en effektive medium beklaaiïng, en oerwint dizze beheiningen. De anisotropyske beklaaiïng fertoant wichtige dûbele breking, en soarget foar hege PER oer in brede bânbreedte. Dit ûntwerpprinsipe markearret in ôfwiking fan tradisjonele metoaden, en leveret in skalberbere en praktyske oplossing foar terahertz-yntegraasje.
Eksperimintele falidaasje fan 'e multiplexer befêstige syn útsûnderlike prestaasjes. It apparaat wurket effisjint yn it 225-330 GHz-berik, en berikt in fraksjonele bânbreedte fan 37.8%, wylst in PER boppe 20 dB behâldt. De kompakte grutte en kompatibiliteit mei standert produksjeprosessen meitsje it geskikt foar massaproduksje.
Dr Gao merkte op: "Dizze ynnovaasje ferbettert net allinich de effisjinsje fan terahertz-kommunikaasjesystemen, mar makket ek it paad foar machtiger en betroubere draadloze netwurken mei hege snelheid."
De potinsjele tapassingen fan dizze technology wreidzje bûten kommunikaasjesystemen. Troch it ferbetterjen fan spektrumgebrûk kin de multiplexer foarútgong driuwe op fjilden lykas radar, imaging en it Internet of Things. "Binnen in desennium ferwachtsje wy dat dizze terahertz-technologyen breed wurde oannommen en yntegreare yn ferskate yndustry," sei professor Withayachumnankul.
De multiplexer kin ek naadloos wurde yntegrearre mei eardere beamforming-apparaten ûntwikkele troch it team, wêrtroch avansearre kommunikaasjefunksjes mooglik binne op in unifoarm platfoarm. Dizze kompatibiliteit markearret de veelzijdigheid en skalberens fan it effektive medium-beklaaide dielektryske waveguide-platfoarm.
De ûndersiiksbefiningen fan it team binne publisearre yn it tydskrift Laser & Photonic Reviews, en beklamme har betsjutting yn it fuortsterkjen fan fotonyske terahertz-technology. Professor Fujita merkte op: "Troch krityske technyske barriêres te oerwinnen, wurdt ferwachte dat dizze ynnovaasje ynteresse en ûndersyksaktiviteit op it fjild stimulearret."
De ûndersikers ferwachtsje dat har wurk de kommende jierren nije tapassingen en fierdere technologyske ferbetterings sil ynspirearje, wat úteinlik liede ta kommersjele prototypen en produkten.
Dizze multiplexer fertsjintwurdiget in wichtige stap foarút yn it ûntsluten fan it potensjeel fan terahertz-kommunikaasje. It stelt in nije standert foar yntegreare terahertz-apparaten mei syn ungewoane prestaasjesmetriken.
As de fraach nei kommunikaasjenetwurken mei hege snelheid, hege kapasiteit trochgiet te groeien, sille sokke ynnovaasjes in krúsjale rol spylje by it foarmjen fan 'e takomst fan draadloze technology.
Post tiid: Dec-16-2024