Ang usa ka bag-ong tipo sa terahertz multiplexer nagdoble sa kapasidad sa datos ug labi nga gipauswag ang komunikasyon sa 6G nga adunay wala pa nakit-an nga bandwidth ug ubos nga pagkawala sa datos.
Gipaila sa mga tigdukiduki ang usa ka super-wide band terahertz multiplexer nga nagdoble sa kapasidad sa datos ug nagdala sa mga rebolusyonaryong pag-uswag sa 6G ug sa unahan. (Gigikanan sa hulagway: Getty Images)
Ang sunod-sunod nga henerasyon nga wireless nga komunikasyon, nga girepresentahan sa terahertz nga teknolohiya, nagsaad sa pagbag-o sa transmission sa data.
Kini nga mga sistema naglihok sa terahertz nga mga frequency, nga nagtanyag sa dili hitupngan nga bandwidth alang sa ultra-paspas nga pagpadala sa datos ug komunikasyon. Bisan pa, aron hingpit nga maamgohan kini nga potensyal, kinahanglan nga mabuntog ang hinungdanon nga mga hagit sa teknikal, labi na sa pagdumala ug epektibo nga paggamit sa magamit nga spectrum.
Usa ka groundbreaking nga pag-uswag ang nakatubag niini nga hagit: ang una nga ultra-wideband integrated terahertz polarization (de)multiplexer nga nakaamgo sa usa ka substrate-free silicon platform.
Kini nga bag-ong disenyo nagpunting sa sub-terahertz J band (220-330 GHz) ug nagtumong sa pagbag-o sa komunikasyon alang sa 6G ug sa unahan. Ang aparato epektibo nga nagdoble sa kapasidad sa datos samtang nagmintinar sa usa ka ubos nga rate sa pagkawala sa datos, naghatag sa dalan alang sa episyente ug kasaligan nga high-speed nga wireless network.
Ang team luyo niini nga milestone naglakip ni Propesor Withawat Withayachumnankul gikan sa University of Adelaide's School of Electrical and Mechanical Engineering, Dr. Weijie Gao, karon postdoctoral researcher sa Osaka University, ug Propesor Masayuki Fujita.
Si Propesor Withayachumnankul nag-ingon, "Ang gisugyot nga polarization multiplexer nagtugot sa daghang mga sapa sa datos nga dungan nga ipadala sulod sa parehas nga frequency band, nga epektibo nga nagdoble sa kapasidad sa datos." Ang relatibong bandwidth nga nakab-ot sa aparato wala pa sukad sa bisan unsang frequency range, nga nagrepresentar sa usa ka hinungdanon nga paglukso alang sa mga integrated multiplexer.
Ang mga polarization multiplexer hinungdanon sa modernong komunikasyon tungod kay kini makahimo sa daghang mga signal nga magpaambit sa parehas nga frequency band, nga makapauswag sa kapasidad sa channel.
Nakab-ot kini sa bag-ong aparato pinaagi sa paggamit sa conical directional couplers ug anisotropic epektibo nga medium cladding. Kini nga mga sangkap nagpauswag sa polarization birefringence, nga nagresulta sa usa ka taas nga polarization extinction ratio (PER) ug lapad nga bandwidth-mga hinungdan nga kinaiya sa episyente nga sistema sa komunikasyon sa terahertz.
Dili sama sa tradisyonal nga mga disenyo nga nagsalig sa komplikado ug frequency-dependent nga asymmetric waveguides, ang bag-ong multiplexer naggamit sa anisotropic cladding nga adunay gamay nga frequency dependence. Kini nga pamaagi hingpit nga naggamit sa igo nga bandwidth nga gihatag sa mga conical coupler.
Ang resulta usa ka fractional bandwidth nga hapit sa 40%, usa ka average nga PER nga labaw sa 20 dB, ug usa ka minimum nga pagkawala sa pagsal-ot nga gibana-bana nga 1 dB. Kini nga mga sukatan sa pasundayag labaw pa sa mga naglungtad nga mga disenyo sa optical ug microwave, nga kanunay nag-antus sa pig-ot nga bandwidth ug taas nga pagkawala.
Ang trabaho sa research team dili lamang makapauswag sa kaepektibo sa mga sistema sa terahertz kondili nagpahimutang usab sa pundasyon alang sa bag-ong panahon sa wireless nga komunikasyon. Si Dr. Gao miingon, "Kini nga kabag-ohan usa ka yawe nga drayber sa pag-abli sa potensyal sa terahertz nga komunikasyon." Ang mga aplikasyon naglakip sa high-definition video streaming, augmented reality, ug sunod nga henerasyon nga mga mobile network sama sa 6G.
Ang tradisyonal nga terahertz polarization nga mga solusyon sa pagdumala, sama sa orthogonal mode transducers (OMTs) base sa rectangular metal waveguides, nag-atubang ug mahinungdanong mga limitasyon. Ang mga metal waveguides nakasinati og dugang nga pagkawala sa ohmic sa mas taas nga mga frequency, ug ang ilang mga proseso sa paghimo komplikado tungod sa higpit nga mga kinahanglanon sa geometriko.
Ang mga optical polarization multiplexer, lakip ang mga naggamit sa Mach-Zehnder interferometers o photonic crystals, nagtanyag og mas maayo nga integrability ug mas ubos nga mga pagkawala apan kasagaran nagkinahanglan og trade-offs tali sa bandwidth, compactness, ug manufacturing complexity.
Ang mga directional couplers kay kaylap nga gigamit sa optical system ug nanginahanglan ug lig-on nga polarization birefringence aron makab-ot ang compact size ug taas nga PER. Bisan pa, sila limitado sa pig-ot nga bandwidth ug pagkasensitibo sa mga pagtugot sa paghimo.
Ang bag-ong multiplexer naghiusa sa mga bentaha sa conical directional couplers ug epektibo nga medium cladding, pagbuntog niini nga mga limitasyon. Ang anisotropic cladding nagpakita sa mahinungdanon nga birefringence, nga nagsiguro sa taas nga PER sa lapad nga bandwidth. Kini nga prinsipyo sa disenyo nagtimaan sa usa ka pagbiya gikan sa tradisyonal nga mga pamaagi, nga naghatag usa ka scalable ug praktikal nga solusyon alang sa paghiusa sa terahertz.
Ang eksperimento nga validation sa multiplexer nagpamatuod sa talagsaon nga performance niini. Maayo nga naglihok ang aparato sa 225-330 GHz range, nga nakab-ot ang fractional bandwidth nga 37.8% samtang gipadayon ang PER nga labaw sa 20 dB. Ang compact nga gidak-on niini ug pagkaangay sa standard nga mga proseso sa paggama naghimo niini nga angay alang sa mass production.
Gisulti ni Dr. Gao, "Kini nga kabag-ohan dili lamang nagpauswag sa kaepektibo sa mga sistema sa komunikasyon sa terahertz apan naghatag usab dalan alang sa labi ka kusgan ug kasaligan nga high-speed wireless network."
Ang mga potensyal nga aplikasyon niini nga teknolohiya molapas sa mga sistema sa komunikasyon. Pinaagi sa pagpaayo sa paggamit sa spectrum, ang multiplexer makaduso sa mga pag-uswag sa mga natad sama sa radar, imaging, ug sa Internet of Things. "Sulod sa usa ka dekada, gilauman namon nga kini nga mga teknolohiya sa terahertz kaylap nga gisagop ug gisagol sa lainlaing mga industriya," ingon ni Propesor Withayachumnankul.
Ang multiplexer mahimo usab nga hapsay nga i-integrate sa mga naunang beamforming nga mga himan nga gimugna sa team, nga makapahimo sa advanced nga mga gamit sa komunikasyon sa usa ka hiniusa nga plataporma. Kini nga pagkaangay nagpasiugda sa versatility ug scalability sa epektibo nga medium-clad dielectric waveguide platform.
Ang mga resulta sa panukiduki sa team gipatik sa journal Laser & Photonic Reviews, nga nagpasiugda sa ilang kamahinungdanon sa pag-uswag sa teknolohiya sa photonic terahertz. Si Propesor Fujita miingon, "Pinaagi sa pagbuntog sa kritikal nga teknikal nga mga babag, kini nga kabag-ohan gilauman nga makapukaw sa interes ug kalihokan sa panukiduki sa natad."
Gipaabut sa mga tigdukiduki nga ang ilang trabaho makadasig sa mga bag-ong aplikasyon ug dugang nga pag-uswag sa teknolohiya sa umaabot nga mga tuig, nga sa katapusan nagdala sa mga komersyal nga prototype ug mga produkto.
Kini nga multiplexer nagrepresentar sa usa ka mahinungdanong lakang sa unahan sa pag-abli sa potensyal sa terahertz nga komunikasyon. Nagtakda kini og bag-ong sukdanan alang sa mga integrated terahertz nga mga himan nga adunay wala pa sukad nga mga sukatan sa performance.
Samtang ang panginahanglan alang sa high-speed, high-capacity nga mga network sa komunikasyon nagpadayon sa pagtubo, ang ingon nga mga inobasyon adunay hinungdanon nga papel sa pag-umol sa kaugmaon sa wireless nga teknolohiya.
Oras sa pag-post: Dis-16-2024