Multiplexer terahertz jinis anyar wis nggandakake kapasitas data lan ningkatake komunikasi 6G kanthi signifikan kanthi bandwidth sing durung tau ana sadurunge lan mundhut data sing sithik.
Para peneliti wis ngenalake multiplexer terahertz pita super amba sing bisa nggandakake kapasitas data lan nggawa kemajuan revolusioner kanggo 6G lan luwih lanjut. (Sumber gambar: Getty Images)
Komunikasi nirkabel generasi sabanjure, sing diwakili dening teknologi terahertz, janji bakal ngrevolusi transmisi data.
Sistem iki beroperasi ing frekuensi terahertz, nawakake bandwidth sing ora ana tandhingane kanggo transmisi lan komunikasi data ultra-cepet. Nanging, kanggo nggayuh potensi iki kanthi lengkap, tantangan teknis sing signifikan kudu diatasi, utamane kanggo ngatur lan nggunakake spektrum sing kasedhiya kanthi efektif.
Kemajuan sing inovatif wis ngatasi tantangan iki: polarisasi terahertz (de)multiplexer terintegrasi ultra-wideband pertama sing direalisasikake ing platform silikon bebas substrat.
Desain inovatif iki ngincer pita J sub-terahertz (220-330 GHz) lan ngarahake kanggo ngowahi komunikasi kanggo 6G lan sateruse. Piranti iki kanthi efektif nggandakake kapasitas data nalika njaga tingkat mundhut data sing sithik, mbukak dalan kanggo jaringan nirkabel kecepatan tinggi sing efisien lan dipercaya.
Tim sing ana ing mburi tonggak sejarah iki kalebu Profesor Withawat Withayachumnankul saka Sekolah Teknik Elektro lan Mesin Universitas Adelaide, Dr. Weijie Gao, saiki dadi peneliti postdoctoral ing Universitas Osaka, lan Profesor Masayuki Fujita.
Profesor Withayachumnankul nyatakake, "Multiplexer polarisasi sing diusulake ngidini pirang-pirang aliran data dikirim bebarengan ing pita frekuensi sing padha, kanthi efektif nggandakake kapasitas data." Bandwidth relatif sing digayuh dening piranti kasebut durung tau ana sadurunge ing kabeh rentang frekuensi, sing makili lompatan sing signifikan kanggo multiplexer terintegrasi.
Multiplexer polarisasi penting banget ing komunikasi modern amarga ngaktifake pirang-pirang sinyal kanggo nuduhake pita frekuensi sing padha, saengga nambah kapasitas saluran kanthi signifikan.
Piranti anyar iki nggayuh iki kanthi nggunakake coupler arah kerucut lan cladding medium efektif anisotropik. Komponen kasebut ningkatake birefringence polarisasi, sing nyebabake rasio kepunahan polarisasi (PER) sing dhuwur lan bandwidth sing amba—karakteristik utama sistem komunikasi terahertz sing efisien.
Ora kaya desain tradisional sing gumantung marang pandu gelombang asimetris sing kompleks lan gumantung frekuensi, multiplexer anyar iki nggunakake cladding anisotropik kanthi mung gumantung frekuensi sithik. Pendekatan iki kanthi lengkap nggunakake bandwidth sing cukup sing diwenehake dening coupler kerucut.
Asilé yaiku bandwidth fraksional sing cedhak karo 40%, PER rata-rata ngluwihi 20 dB, lan kerugian penyisipan minimal kira-kira 1 dB. Metrik kinerja iki ngluwihi desain optik lan gelombang mikro sing wis ana, sing asring nandhang bandwidth sing sempit lan kerugian sing dhuwur.
Pakaryan tim riset ora mung ningkatake efisiensi sistem terahertz nanging uga nyawisake pondasi kanggo era anyar ing komunikasi nirkabel. Dr. Gao nyathet, "Inovasi iki minangka pendorong utama kanggo mbukak kunci potensial komunikasi terahertz." Aplikasi kalebu streaming video definisi tinggi, augmented reality, lan jaringan seluler generasi sabanjure kaya 6G.
Solusi manajemen polarisasi terahertz tradisional, kayata transduser mode ortogonal (OMT) sing adhedhasar pandu gelombang logam persegi panjang, ngadhepi watesan sing signifikan. Pandu gelombang logam ngalami kerugian ohmik sing tambah ing frekuensi sing luwih dhuwur, lan proses manufaktur rumit amarga syarat geometris sing ketat.
Multiplexer polarisasi optik, kalebu sing nggunakake interferometer Mach-Zehnder utawa kristal fotonik, nawakake integrasi sing luwih apik lan kerugian sing luwih murah nanging asring mbutuhake trade-off antarane bandwidth, kekompakan, lan kerumitan manufaktur.
Kopling arah digunakake sacara wiyar ing sistem optik lan mbutuhake birefringensi polarisasi sing kuwat kanggo entuk ukuran sing kompak lan PER sing dhuwur. Nanging, kopling kasebut diwatesi dening bandwidth sing sempit lan sensitivitas kanggo toleransi manufaktur.
Multiplexer anyar iki nggabungake kaluwihan saka coupler arah kerucut lan cladding medium sing efektif, ngatasi watesan kasebut. Cladding anisotropik nuduhake birefringence sing signifikan, njamin PER sing dhuwur ing bandwidth sing amba. Prinsip desain iki nandhani penyimpangan saka metode tradisional, nyedhiyakake solusi sing bisa diskalakake lan praktis kanggo integrasi terahertz.
Validasi eksperimental saka multiplexer iki ngonfirmasi kinerjane sing luar biasa. Piranti iki beroperasi kanthi efisien ing kisaran 225-330 GHz, nggayuh bandwidth fraksional 37,8% nalika njaga PER ing ndhuwur 20 dB. Ukurane sing ringkes lan kompatibilitas karo proses manufaktur standar ndadekake cocok kanggo produksi massal.
Dr. Gao ngendika, "Inovasi iki ora mung ningkatake efisiensi sistem komunikasi terahertz nanging uga mbukak dalan kanggo jaringan nirkabel kecepatan tinggi sing luwih kuat lan bisa dipercaya."
Potensi aplikasi teknologi iki ngluwihi sistem komunikasi. Kanthi ningkatake pemanfaatan spektrum, multiplexer bisa ndorong kemajuan ing bidang kayata radar, pencitraan, lan Internet of Things. "Sajrone dasawarsa, kita ngarepake teknologi terahertz iki bakal diadopsi lan diintegrasikan sacara wiyar ing macem-macem industri," ujare Profesor Withayachumnankul.
Multiplexer iki uga bisa diintegrasikan kanthi lancar karo piranti beamforming sadurunge sing dikembangake dening tim, saengga bisa ngaktifake fungsi komunikasi canggih ing platform terpadu. Kompatibilitas iki nyoroti fleksibilitas lan skalabilitas platform waveguide dielektrik berlapis medium sing efektif.
Asil riset tim kasebut wis diterbitake ing jurnal Laser & Photonic Reviews, sing nandheske pentinge kanggo ngembangake teknologi terahertz fotonik. Profesor Fujita ujar, "Kanthi ngatasi alangan teknis sing kritis, inovasi iki diarepake bisa ngrangsang minat lan aktivitas riset ing lapangan kasebut."
Para peneliti ngarepake yen karyane bakal menehi inspirasi kanggo aplikasi anyar lan perbaikan teknologi luwih lanjut ing taun-taun ngarep, sing pungkasane bakal ngasilake prototipe lan produk komersial.
Multiplexer iki minangka langkah maju sing signifikan kanggo mbukak kunci potensial komunikasi terahertz. Iki nyetel standar anyar kanggo piranti terahertz terintegrasi kanthi metrik kinerja sing durung tau ana sadurunge.
Amarga panjaluk jaringan komunikasi kanthi kecepatan tinggi lan kapasitas tinggi terus saya tambah, inovasi kasebut bakal nduweni peran penting kanggo mbentuk masa depan teknologi nirkabel.
Wektu kiriman: 16 Desember 2024