Eine neue Art von Terahertz -Multiplexer hat die Datenkapazität verdoppelt und die 6G -Kommunikation mit beispielloser Bandbreite und niedrigem Datenverlust erheblich verbessert.
Forscher haben ein superweites Band Terahertz Multiplexer eingeführt, das die Datenkapazität verdoppelt und revolutionäre Fortschritte auf 6G und darüber hinaus verleiht. (Bildquelle: Getty Images)
Die drahtlose Kommunikation der nächsten Generation, die durch die Terahertz-Technologie vertreten wird, verspricht die Datenübertragung zu revolutionieren.
Diese Systeme arbeiten bei Terahertz-Frequenzen und bieten eine beispiellose Bandbreite für die Übertragung und Kommunikation mit ultraschnellen Daten. Um dieses potenzielle potenzielle zu verwirklichen, müssen jedoch erhebliche technische Herausforderungen durchgeführt werden, insbesondere bei der Verwaltung und effektiven Nutzung des verfügbaren Spektrums.
Ein bahnbrechender Fortschritt hat sich dieser Herausforderung befasst: der erste ultra-weite Band-integrierte Terahertz-Polarisation (DE) Multiplexer, der auf einer substratfreien Siliziumplattform realisiert wurde.
Dieses innovative Design zielt auf die Sub-Terahertz J-Band (220-330 GHz) ab und zielt darauf ab, die Kommunikation für 6G und darüber hinaus zu verändern. Das Gerät verdoppelt die Datenkapazität effektiv und beibehalten einer niedrigen Datenverlustrate und ebnet den Weg für effiziente und zuverlässige Hochgeschwindigkeits-drahtlose Netzwerke.
Das Team hinter diesem Meilenstein umfasst Professor Withawat withayachumnankul von der School of Electrical and Mechanical Engineering der University of Adelaide, Dr. Weijie Gao, heute Postdoktoralforscher an der Osaka University, und Professor Masayuki Fujita.
Professor Withayachumnankul erklärte: "Mit dem vorgeschlagenen Polarisations -Multiplexer können mehrere Datenströme gleichzeitig innerhalb desselben Frequenzbandes übertragen werden, was die Datenkapazität effektiv verdoppelt." Die vom Gerät erzielte relative Bandbreite ist in jedem Frequenzbereich beispiellos, was einen signifikanten Sprung für integrierte Multiplexer darstellt.
Polarisation -Multiplexer sind in der modernen Kommunikation unerlässlich, da mehrere Signale dieselbe Frequenzbande teilen und die Kanalkapazität erheblich verbessern können.
Das neue Gerät erreicht dies durch die Verwendung konischer Richtungskoppler und anisotropes effektives Mediumverkleidungen. Diese Komponenten verbessern die Polarisationsdoppelbrechung und führen zu einem Hochpolarisations -Extinktionsverhältnis (Per) und einer breiten Bandbreite - Kee -Merkmale effizienter Terahertz -Kommunikationssysteme.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Designs, die auf komplexen und frequenzabhängigen asymmetrischen Wellenleitern angewiesen sind, verwendet der neue Multiplexer eine anisotrope Verkleidung mit nur geringfügiger Frequenzabhängigkeit. Dieser Ansatz nutzt die reichliche Bandbreite der konischen Kupplungen vollständig.
Das Ergebnis ist eine fraktionale Bandbreite von fast 40%, durchschnittlich pro 20 dB und ein Mindesteinfügungsverlust von ca. 1 dB. Diese Leistungsmetriken übertreffen bei weitem die von vorhandenen optischen und mikrowellen -Designs, die häufig unter schmaler Bandbreite und hohem Verlust leiden.
Die Arbeit des Forschungsteams verbessert nicht nur die Effizienz von Terahertz -Systemen, sondern legt auch den Grundstein für eine neue Ära in der drahtlosen Kommunikation. Dr. Gao bemerkte: "Diese Innovation ist ein wichtiger Treiber, um das Potenzial der Terahertz -Kommunikation freizuschalten." Zu den Anwendungen gehören hochauflösende Video-Streaming, Augmented Reality und Mobilfunknetze der nächsten Generation wie 6G.
Traditionelle Lösungen für Terahertz -Polarisationsmanagementlösungen wie orthogonale Modus -Wandler (OMTs) basierend auf rechteckigen Metallwellenleitern sind zu erheblichen Einschränkungen. Metallwellenleiter erleben erhöhte ohmische Verluste bei höheren Frequenzen, und ihre Herstellungsprozesse sind aufgrund strenger geometrischer Anforderungen komplex.
Optische Polarisations-Multiplexer, einschließlich derjenigen, die Mach-Zehnder-Interferometer oder photonische Kristalle verwenden, bieten eine bessere Integrierbarkeit und niedrigere Verluste, erfordern jedoch häufig Kompromisse zwischen Bandbreite, Kompaktheit und Komplexität der Fertigung.
Richtkupplungen werden in optischen Systemen weit verbreitet und erfordern eine starke Polarisationsdoppelbrechung, um eine kompakte Größe und hohe Pro zu erreichen. Sie sind jedoch durch enge Bandbreite und Empfindlichkeit gegenüber Herstellentoleranzen begrenzt.
Der neue Multiplexer kombiniert die Vorteile von konischen Richtungskopplern und eine effektive mittelgroße Verkleidung, wodurch diese Einschränkungen überwunden werden. Die anisotrope Verkleidung weist eine erhebliche Doppelbrechung auf, die über eine große Bandbreite hoch ist. Dieses Designprinzip ist eine Abkehr von traditionellen Methoden und bietet eine skalierbare und praktische Lösung für die Integration von Terahertz.
Die experimentelle Validierung des Multiplexer bestätigte seine außergewöhnliche Leistung. Das Gerät arbeitet im Bereich von 225 bis 330 GHz effizient und erreicht eine fraktionale Bandbreite von 37,8% und hält gleichzeitig eine pro über 20 dB aufrechterhalten. Die kompakte Größe und Kompatibilität bei Standardherstellungsprozessen machen es für die Massenproduktion geeignet.
Dr. Gao bemerkte: "Diese Innovation verbessert nicht nur die Effizienz von Terahertz-Kommunikationssystemen, sondern ebnet auch den Weg für leistungsstärkere und zuverlässigere drahtlose Hochgeschwindigkeitsnetzwerke."
Die potenziellen Anwendungen dieser Technologie erstrecken sich über Kommunikationssysteme hinaus. Durch die Verbesserung der Spektrumnutzung kann der Multiplexer die Fortschritte in Bereichen wie Radar, Bildgebung und Internet der Dinge vorantreiben. "Innerhalb eines Jahrzehnts erwarten wir, dass diese Terahertz -Technologien in verschiedenen Branchen weit verbreitet und integriert werden", erklärte Professor Withayachumnankul.
Der Multiplexer kann auch nahtlos in frühere Beamforming -Geräte integriert werden, die vom Team entwickelt wurden, wodurch fortschrittliche Kommunikationsfunktionen auf einer einheitlichen Plattform ermöglicht werden. Diese Kompatibilität unterstreicht die Vielseitigkeit und Skalierbarkeit der effektiven mittelbekleideten dielektrischen Wellenleiterplattform.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in der Zeitschrift Laser & Photonic Reviews veröffentlicht, in der ihre Bedeutung bei der Förderung der photonischen Terahertz -Technologie hervorgehoben wird. Professor Fujita bemerkte: "Durch die Überwindung kritischer technischer Hindernisse soll diese Innovation das Interesse und die Forschungsaktivität vor Ort anregen."
Die Forscher gehen davon aus, dass ihre Arbeit in den kommenden Jahren neue Anwendungen und weitere technologische Verbesserungen inspirieren wird, was letztendlich zu kommerziellen Prototypen und Produkten führt.
Dieser Multiplexer stellt einen signifikanten Schritt nach vorne bei der Erschließung des Potenzials der Terahertz -Kommunikation dar. Es setzt einen neuen Standard für integrierte Terahertz -Geräte mit beispiellosen Leistungsmetriken.
Da die Nachfrage nach Hochgeschwindigkeitsnetzwerken mit hoher Kapazität weiter wächst, werden solche Innovationen eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Zukunft der drahtlosen Technologie spielen.
Postzeit: Dec-16-2024