Un novo tipo de multiplexor Terahertz duplicou a capacidade de datos e aumentou significativamente a comunicación 6G con ancho de banda sen precedentes e baixa perda de datos.
Os investigadores introduciron un multiplexor de Terahertz de banda super-ancha que duplica a capacidade de datos e trae avances revolucionarios a 6G e máis alá. (Fonte da imaxe: imaxes Getty)
A comunicación sen fíos de última xeración, representada pola tecnoloxía Terahertz, promete revolucionar a transmisión de datos.
Estes sistemas funcionan en frecuencias de terahertz, ofrecendo ancho de banda inigualable para a transmisión e comunicación de datos ultra-rápidos. Non obstante, para realizar plenamente este potencial, hai que superar importantes retos técnicos, particularmente na xestión e utilización eficaz do espectro dispoñible.
Un avance innovador abordou este reto: o primeiro multiplexor de Terahertz (DE) integrado por banda ancha (DE) realizado nunha plataforma de silicio sen substrato.
Este innovador deseño ten como obxectivo a banda Subterahertz J (220-330 GHz) e pretende transformar a comunicación para 6G e máis alá. O dispositivo duplica efectivamente a capacidade de datos mantendo unha baixa taxa de perda de datos, abrindo o camiño para redes sen fíos de alta velocidade eficientes e fiables.
O equipo detrás deste fito inclúe o profesor Withwat Withayachumnankul da Escola de Enxeñaría Eléctrica e Mecánica da Universidade de Adelaida, o doutor Weijie Gao, agora investigador posdoutoral da Universidade de Osaka, e o profesor Masayuki Fujita.
O profesor Withayachumnankul afirmou: "O multiplexor de polarización proposto permite que se transmiten simultaneamente múltiples fluxos de datos dentro da mesma banda de frecuencias, duplicando efectivamente a capacidade de datos". O ancho de banda relativo conseguido polo dispositivo non ten precedentes en calquera rango de frecuencias, o que representa un salto significativo para os multiplexores integrados.
Os multiplexores de polarización son esenciais na comunicación moderna xa que permiten que múltiples sinais compartan a mesma banda de frecuencias, aumentando significativamente a capacidade da canle.
O novo dispositivo consegue isto utilizando acopladores direccionais cónicos e revestimento medio efectivo anisotrópico. Estes compoñentes aumentan a birefringencia de polarización, obtendo unha alta relación de extinción de polarización (PER) e ancho de banda ampla: características clave de sistemas de comunicación eficientes de terahertz.
A diferenza dos deseños tradicionais que dependen de guías de onda asimétricas complexas e dependentes da frecuencia, o novo multiplexor emprega revestimento anisotrópico con só unha lixeira dependencia de frecuencia. Este enfoque aproveita completamente o amplo ancho de banda proporcionado polos acopladores cónicos.
O resultado é un ancho de banda fraccionado preto do 40%, unha media por superior a 20 dB e unha perda mínima de inserción de aproximadamente 1 dB. Estas métricas de rendemento superan con moito as de deseños ópticos e microondas existentes, que adoitan padecer ancho de banda estreito e alta perda.
O traballo do equipo de investigación non só mellora a eficiencia dos sistemas Terahertz, senón que tamén establece as bases para unha nova era na comunicación sen fíos. Gao sinalou: "Esta innovación é un motor clave para desbloquear o potencial da comunicación de Terahertz". As aplicacións inclúen transmisión de vídeo de alta definición, realidade aumentada e redes móbiles de última xeración como 6G.
Solucións tradicionais de xestión de polarización de Terahertz, como os transductores de modo ortogonal (OMTs) baseados en guías de onda metálicas rectangulares, enfróntanse a limitacións significativas. As guías de ondas metálicas experimentan aumentando as perdas ohmicas a frecuencias máis altas e os seus procesos de fabricación son complexos debido aos rigorosos requirimentos xeométricos.
Os multiplexores de polarización óptica, incluídos os que usan interferómetros Mach-Zehnder ou cristais fotónicos, ofrecen unha mellor integrabilidade e máis perdas, pero a miúdo requiren compensacións entre o ancho de banda, a compactidade e a complexidade de fabricación.
Os acoplamientos direccionais son amplamente utilizados en sistemas ópticos e requiren unha forte birefringencia de polarización para conseguir un tamaño compacto e alto por. Non obstante, están limitados polo ancho de banda estreito e a sensibilidade ás tolerancias da fabricación.
O novo multiplexor combina as vantaxes dos acopladores direccionais cónicos e o revestimento medio eficaz, superando estas limitacións. O revestimento anisotrópico presenta unha birefringencia significativa, garantindo un alto por un ancho de banda. Este principio de deseño marca a saída dos métodos tradicionais, proporcionando unha solución escalable e práctica para a integración de Terahertz.
A validación experimental do multiplexor confirmou o seu excepcional rendemento. O dispositivo funciona de xeito eficiente no rango de 225-330 GHz, conseguindo un ancho de banda fraccionado do 37,8% mantendo un por encima dos 20 dB. O seu tamaño compacto e compatibilidade cos procesos de fabricación estándar fan que sexa adecuado para a produción en masa.
Gao comentou: "Esta innovación non só mellora a eficiencia dos sistemas de comunicación Terahertz, senón que tamén abre o camiño para redes sen fíos de alta velocidade máis potentes e fiables".
As aplicacións potenciais desta tecnoloxía esténdense máis alá dos sistemas de comunicación. Ao mellorar a utilización do espectro, o multiplexor pode impulsar avances en campos como radar, imaxe e internet das cousas. "Dentro dunha década, esperamos que estas tecnoloxías Terahertz sexan amplamente adoptadas e integradas en varias industrias", afirmou o profesor Withayachumnankul.
O multiplexor tamén se pode integrar perfectamente con dispositivos de forma de feixe anteriores desenvolvidos polo equipo, permitindo as funcionalidades avanzadas de comunicación nunha plataforma unificada. Esta compatibilidade pon de manifesto a versatilidade e a escalabilidade da plataforma de guía de onda dieléctrica de media revestida media.
Os resultados da investigación do equipo publicáronse no Journal Laser & Photonic Reviews, destacando a súa importancia no avance da tecnoloxía fotónica Terahertz. O profesor Fujita comentou: "Ao superar as barreiras técnicas críticas, espérase que esta innovación estimule o interese e a actividade de investigación no campo".
Os investigadores anticipan que o seu traballo inspirará novas aplicacións e melloras tecnolóxicas nos próximos anos, levando finalmente a prototipos e produtos comerciais.
Este multiplexor representa un paso adiante significativo para desbloquear o potencial da comunicación Terahertz. Establece un novo estándar para dispositivos Terahertz integrados coas súas métricas de rendemento sen precedentes.
A medida que a demanda de redes de comunicación de alta velocidade, continúa crecendo, tales innovacións xogarán un papel crucial na conformación do futuro da tecnoloxía sen fíos.
Tempo de publicación: Decembro-16-2024