Një lloj i ri multiplekseri teraherc ka dyfishuar kapacitetin e të dhënave dhe ka përmirësuar ndjeshëm komunikimin 6G me një gjerësi bande të paparë dhe humbje të ulët të të dhënave.
Studiuesit kanë prezantuar një multipleksues teraherc me bandë super të gjerë që dyfishon kapacitetin e të dhënave dhe sjell përparime revolucionare në 6G dhe më gjerë. (Burimi i imazhit: Getty Images)
Komunikimi pa tel i gjeneratës së ardhshme, i përfaqësuar nga teknologjia teraherc, premton të revolucionarizojë transmetimin e të dhënave.
Këto sisteme funksionojnë në frekuenca teraherc, duke ofruar një brez të pakrahasueshëm për transmetim dhe komunikim ultra të shpejtë të të dhënave. Megjithatë, për ta realizuar plotësisht këtë potencial, duhet të kapërcehen sfida të rëndësishme teknike, veçanërisht në menaxhimin dhe shfrytëzimin efektiv të spektrit të disponueshëm.
Një përparim inovativ i është drejtuar kësaj sfide: polarizimi (de)multiplekseri i parë teraherc me brez të gjerë të integruar i realizuar në një platformë silikoni pa substrat.
Ky dizajn inovativ synon bandën J nën-teraherc (220-330 GHz) dhe synon të transformojë komunikimin për 6G dhe më gjerë. Pajisja në mënyrë efektive dyfishon kapacitetin e të dhënave duke ruajtur një shkallë të ulët humbjeje të të dhënave, duke hapur rrugën për rrjete pa tel me shpejtësi të lartë dhe efikase dhe të besueshme.
Ekipi që qëndron pas këtij momenti historik përfshin Profesor Withawat Withayachumnankul nga Shkolla e Inxhinierisë Elektrike dhe Mekanike e Universitetit të Adelaides, Dr. Weijie Gao, tani një studiues postdoktoral në Universitetin e Osakës, dhe Profesor Masayuki Fujita.
Profesori Withayachumnankul deklaroi: "Multiplekseri i polarizimit i propozuar lejon që shumë rrjedha të dhënash të transmetohen njëkohësisht brenda të njëjtit brez frekuencash, duke dyfishuar në mënyrë efektive kapacitetin e të dhënave." Gjerësia e brezit relativ të arritur nga pajisja është e pashembullt në çdo diapazon frekuencash, duke përfaqësuar një hap të rëndësishëm për multiplekserët e integruar.
Multiplekserët e polarizimit janë thelbësorë në komunikimin modern pasi ato mundësojnë që sinjale të shumëfishta të ndajnë të njëjtin brez frekuence, duke rritur ndjeshëm kapacitetin e kanalit.
Pajisja e re e arrin këtë duke përdorur bashkues konikë të drejtuar dhe veshje mediumi anizotropik efektiv. Këta komponentë rrisin dyfishimin e polarizimit, duke rezultuar në një raport të lartë të zhdukjes së polarizimit (PER) dhe një gjerësi të gjerë brezi - karakteristika kryesore të sistemeve efikase të komunikimit teraherc.
Ndryshe nga dizajnet tradicionale që mbështeten në valëpërçues asimetrikë kompleksë dhe të varur nga frekuenca, multiplekseri i ri përdor veshje anizotropike me vetëm një varësi të lehtë nga frekuenca. Kjo qasje shfrytëzon plotësisht gjerësinë e gjerësisë së bandës së ofruar nga bashkuesit konikë.
Rezultati është një gjerësi bande fraksionale afër 40%, një PER mesatare që tejkalon 20 dB dhe një humbje minimale të futjes prej afërsisht 1 dB. Këto metrika të performancës i tejkalojnë shumë ato të modeleve ekzistuese optike dhe mikrovalore, të cilat shpesh vuajnë nga gjerësia e bandës së ngushtë dhe humbja e lartë.
Puna e ekipit kërkimor jo vetëm që rrit efikasitetin e sistemeve teraherc, por gjithashtu hedh themelet për një epokë të re në komunikimin pa tel. Dr. Gao vuri në dukje: "Ky inovacion është një nxitës kyç në zhbllokimin e potencialit të komunikimit teraherc." Aplikimet përfshijnë transmetimin e videos me definicion të lartë, realitetin e shtuar dhe rrjetet mobile të gjeneratës së ardhshme si 6G.
Zgjidhjet tradicionale të menaxhimit të polarizimit teraherc, siç janë transduktorët e modalitetit ortogonal (OMT) të bazuar në valëpërçues metalikë drejtkëndësha, përballen me kufizime të konsiderueshme. Valëpërçuesit metalikë përjetojnë humbje të rritura omike në frekuenca më të larta dhe proceset e tyre të prodhimit janë komplekse për shkak të kërkesave të rrepta gjeometrike.
Multiplekserët e polarizimit optik, duke përfshirë ata që përdorin interferometra Mach-Zehnder ose kristale fotonike, ofrojnë integrueshmëri më të mirë dhe humbje më të ulëta, por shpesh kërkojnë kompromise midis gjerësisë së brezit, kompaktësisë dhe kompleksitetit të prodhimit.
Bashkuesit drejtues përdoren gjerësisht në sistemet optike dhe kërkojnë dyfishim të polarizimit të fortë për të arritur madhësi kompakte dhe PER të lartë. Megjithatë, ato janë të kufizuara nga gjerësia e ngushtë e brezit dhe ndjeshmëria ndaj tolerancave të prodhimit.
Multiplekseri i ri kombinon avantazhet e bashkuesve konikë të drejtuar dhe veshjes efektive të mesme, duke kapërcyer këto kufizime. Veshja anizotropike shfaq dyfishim të konsiderueshëm, duke siguruar PER të lartë në një brez të gjerë frekuencash. Ky parim projektimi shënon një largim nga metodat tradicionale, duke ofruar një zgjidhje të shkallëzueshme dhe praktike për integrimin teraherc.
Validimi eksperimental i multiplekserit konfirmoi performancën e tij të jashtëzakonshme. Pajisja funksionon në mënyrë efikase në diapazonin 225-330 GHz, duke arritur një gjerësi bande fraksionale prej 37.8% duke ruajtur një PER mbi 20 dB. Madhësia e saj kompakte dhe përputhshmëria me proceset standarde të prodhimit e bëjnë atë të përshtatshme për prodhim masiv.
Dr. Gao vërejti: "Ky inovacion jo vetëm që rrit efikasitetin e sistemeve të komunikimit teraherc, por gjithashtu hap rrugën për rrjete pa tel me shpejtësi të lartë, më të fuqishme dhe të besueshme."
Zbatimet e mundshme të kësaj teknologjie shtrihen përtej sistemeve të komunikimit. Duke përmirësuar shfrytëzimin e spektrit, multiplekseri mund të nxisë përparime në fusha të tilla si radari, imazheria dhe Interneti i Gjërave. "Brenda një dekade, ne presim që këto teknologji teraherc të përvetësohen gjerësisht dhe të integrohen në industri të ndryshme", deklaroi Profesor Withayachumnankul.
Multiplekseri mund të integrohet gjithashtu pa probleme me pajisjet e mëparshme të formimit të rrezeve të zhvilluara nga ekipi, duke mundësuar funksione të përparuara komunikimi në një platformë të unifikuar. Kjo përputhshmëri nxjerr në pah shkathtësinë dhe shkallëzueshmërinë e platformës efektive të valëpërçuesve dielektrik të veshur me medium.
Gjetjet e hulumtimit të ekipit janë botuar në revistën Laser & Photonic Reviews, duke theksuar rëndësinë e tyre në avancimin e teknologjisë fotonike teraherc. Profesor Fujita vuri në dukje: "Duke kapërcyer barrierat kritike teknike, kjo risi pritet të stimulojë interesin dhe aktivitetin kërkimor në këtë fushë."
Studiuesit parashikojnë që puna e tyre do të frymëzojë aplikime të reja dhe përmirësime të mëtejshme teknologjike në vitet e ardhshme, duke çuar në fund të fundit në prototipe dhe produkte komerciale.
Ky multipleksues përfaqëson një hap të rëndësishëm përpara në zhbllokimin e potencialit të komunikimit teraherc. Ai vendos një standard të ri për pajisjet e integruara teraherc me metrikat e tij të performancës të paprecedentë.
Ndërsa kërkesa për rrjete komunikimi me shpejtësi të lartë dhe kapacitet të lartë vazhdon të rritet, inovacione të tilla do të luajnë një rol vendimtar në formësimin e së ardhmes së teknologjisë pa tel.
Koha e postimit: 16 dhjetor 2024