Novi tip teraherc multipleksora udvostručio je kapacitet podataka i značajno poboljšao 6G komunikaciju uz neviđenu propusnost i mali gubitak podataka.
Istraživači su predstavili superširokopojasni teraherc multiplekser koji udvostručuje kapacitet podataka i donosi revolucionarni napredak u 6G i dalje. (Izvor slike: Getty Images)
Bežična komunikacija sljedeće generacije, predstavljena teraherc tehnologijom, obećava revoluciju u prijenosu podataka.
Ovi sistemi rade na teraherc frekvencijama, nudeći neusporedivu propusnost za ultrabrz prenos podataka i komunikaciju. Međutim, da bi se ovaj potencijal u potpunosti realizovao, moraju se prevazići značajni tehnički izazovi, posebno u upravljanju i efektivnom korišćenju raspoloživog spektra.
Revolucionarni napredak riješio je ovaj izazov: prvi ultraširokopojasni integrirani teraherc polarizacijski (de)multiplekser realizovan na silikonskoj platformi bez supstrata.
Ovaj inovativni dizajn cilja na subteraherc J opseg (220-330 GHz) i ima za cilj transformaciju komunikacije za 6G i dalje. Uređaj efektivno udvostručuje kapacitet podataka uz održavanje niske stope gubitka podataka, utirući put efikasnim i pouzdanim bežičnim mrežama velike brzine.
Tim koji stoji iza ove prekretnice uključuje profesora Withawata Withayachumnankul sa Fakulteta za elektrotehniku i mašinstvo Univerziteta Adelaide, dr Weijie Gaoa, sada postdoktorskog istraživača na Univerzitetu u Osaki, i profesora Masayukija Fujita.
Profesor Withayachumnankul je izjavio: "Predloženi polarizacijski multiplekser omogućava da se više tokova podataka istovremeno prenosi unutar istog frekvencijskog opsega, efektivno udvostručujući kapacitet podataka." Relativna propusnost koju postiže uređaj je bez presedana u bilo kom frekventnom opsegu, što predstavlja značajan skok za integrisane multipleksere.
Polarizacijski multipleksori su neophodni u modernoj komunikaciji jer omogućavaju da više signala dijele isti frekvencijski opseg, značajno povećavajući kapacitet kanala.
Novi uređaj to postiže korištenjem konusnih usmjerenih spojnica i anizotropne efektivne srednje obloge. Ove komponente povećavaju polarizacijski dvolom, što rezultira visokim omjerom polarizacije (PER) i širokim propusnim opsegom – ključnim karakteristikama efikasnih teraherc komunikacionih sistema.
Za razliku od tradicionalnih dizajna koji se oslanjaju na složene i frekventno zavisne asimetrične talasovode, novi multipleksor koristi anizotropnu oblogu sa samo malom zavisnošću od frekvencije. Ovaj pristup u potpunosti koristi široku propusnost koju pružaju konusni spojnici.
Rezultat je delimična širina opsega blizu 40%, prosečan PER veći od 20 dB i minimalni gubitak umetanja od približno 1 dB. Ove metrike performansi daleko nadmašuju one postojeće optičke i mikrovalne dizajne, koje često pate od uskog propusnog opsega i velikih gubitaka.
Rad istraživačkog tima ne samo da poboljšava efikasnost teraherc sistema, već i postavlja temelje za novu eru u bežičnoj komunikaciji. Dr Gao je primetio: "Ova inovacija je ključni pokretač u otključavanju potencijala teraherc komunikacije." Aplikacije uključuju video streaming visoke definicije, proširenu stvarnost i mobilne mreže sljedeće generacije poput 6G.
Tradicionalna rješenja za upravljanje polarizacijom teraherca, kao što su transduktori ortogonalnog moda (OMT) zasnovani na pravougaonim metalnim talasovodima, suočavaju se sa značajnim ograničenjima. Metalni talasovodi imaju povećane omske gubitke na višim frekvencijama, a njihovi proizvodni procesi su složeni zbog strogih geometrijskih zahtjeva.
Optički polarizacijski multiplekseri, uključujući one koji koriste Mach-Zehnderove interferometre ili fotonske kristale, nude bolju integraciju i manje gubitke, ali često zahtijevaju kompromise između propusnosti, kompaktnosti i složenosti proizvodnje.
Usmjereni spojnici se široko koriste u optičkim sistemima i zahtijevaju jak polarizacijski dvolom da bi se postigla kompaktna veličina i visok PER. Međutim, oni su ograničeni uskim propusnim opsegom i osjetljivošću na proizvodne tolerancije.
Novi multipleksor kombinuje prednosti konusnih usmerenih sprežnika i efektivnog omotača medija, prevazilazeći ova ograničenja. Anizotropna obloga pokazuje značajno dvolomnost, osiguravajući visok PER u širokom opsegu. Ovaj princip dizajna označava odmak od tradicionalnih metoda, pružajući skalabilno i praktično rješenje za teraherc integraciju.
Eksperimentalna validacija multipleksora potvrdila je njegove izuzetne performanse. Uređaj radi efikasno u opsegu 225-330 GHz, postižući delimičnu širinu pojasa od 37,8% uz održavanje PER iznad 20 dB. Njegova kompaktna veličina i kompatibilnost sa standardnim proizvodnim procesima čine ga pogodnim za masovnu proizvodnju.
Dr Gao je primetio: "Ova inovacija ne samo da poboljšava efikasnost teraherc komunikacionih sistema već i utire put snažnijim i pouzdanijim bežičnim mrežama velike brzine."
Potencijalne primjene ove tehnologije šire se izvan komunikacijskih sistema. Poboljšanjem korištenja spektra, multiplekser može pokrenuti napredak u poljima kao što su radar, slikanje i Internet stvari. „Unutar jedne decenije očekujemo da će ove teraherc tehnologije biti široko prihvaćene i integrisane u različitim industrijama“, izjavio je profesor Withayachumnankul.
Multiplekser se takođe može neprimetno integrisati sa ranijim uređajima za formiranje snopa koje je razvio tim, omogućavajući napredne komunikacijske funkcionalnosti na jedinstvenoj platformi. Ova kompatibilnost naglašava svestranost i skalabilnost efektivne srednje obložene dielektrične talasovodne platforme.
Rezultati istraživanja tima objavljeni su u časopisu Laser & Photonic Reviews, naglašavajući njihov značaj u unapređenju fotonske teraherc tehnologije. Profesor Fujita je primijetio: "Prevazilaženjem kritičnih tehničkih barijera, očekuje se da će ova inovacija podstaći interesovanje i istraživačku aktivnost u ovoj oblasti."
Istraživači predviđaju da će njihov rad inspirisati nove aplikacije i dalja tehnološka poboljšanja u narednim godinama, što će u konačnici dovesti do komercijalnih prototipova i proizvoda.
Ovaj multipleksor predstavlja značajan korak naprijed u otključavanju potencijala teraherc komunikacije. Postavlja novi standard za integrisane teraherc uređaje sa svojim performansama bez presedana.
Kako potražnja za komunikacijskim mrežama velike brzine i velikog kapaciteta nastavlja rasti, takve inovacije će igrati ključnu ulogu u oblikovanju budućnosti bežične tehnologije.
Vrijeme objave: 16.12.2024