Usa ka bag-ong klase sa terahertz multiplexer ang nakadoble sa kapasidad sa datos ug nakapauswag pag-ayo sa komunikasyon sa 6G nga adunay wala pa sukad nga bandwidth ug gamay nga pagkawala sa datos.
Gipaila sa mga tigdukiduki ang usa ka super-wide band terahertz multiplexer nga nagdoble sa kapasidad sa datos ug nagdala og rebolusyonaryong mga pag-uswag sa 6G ug sa unahan. (Tinubdan sa imahe: Getty Images)
Ang sunod nga henerasyon sa wireless nga komunikasyon, nga girepresentahan sa teknolohiya sa terahertz, nagsaad nga magbag-o sa pagpadala sa datos.
Kini nga mga sistema naglihok sa mga frequency sa terahertz, nga nagtanyag og walay kaparis nga bandwidth para sa ultra-fast data transmission ug komunikasyon. Bisan pa, aron hingpit nga matuman kini nga potensyal, kinahanglan nga mabuntog ang mga hinungdanon nga teknikal nga hagit, labi na sa pagdumala ug epektibo nga paggamit sa magamit nga spectrum.
Usa ka bag-ong kalamboan ang nakatubag niini nga hagit: ang unang ultra-wideband integrated terahertz polarization (de)multiplexer nga namugna sa usa ka substrate-free silicon platform.
Kining inobatibong disenyo nagtumong sa sub-terahertz J band (220-330 GHz) ug nagtumong sa pagbag-o sa komunikasyon para sa 6G ug sa unahan pa. Ang aparato epektibong nagdoble sa kapasidad sa datos samtang nagmintinar sa ubos nga rate sa pagkawala sa datos, nga nagbukas sa dalan para sa episyente ug kasaligan nga high-speed wireless networks.
Ang grupo sa luyo niining milestone naglakip nila ni Propesor Withawat Withayachumnankul gikan sa School of Electrical and Mechanical Engineering sa University of Adelaide, Dr. Weijie Gao, nga karon usa ka postdoctoral researcher sa Osaka University, ug Propesor Masayuki Fujita.
Si Propesor Withayachumnankul miingon, "Ang gisugyot nga polarization multiplexer nagtugot sa daghang mga data stream nga ipadala sa samang higayon sulod sa samang frequency band, nga epektibong nagdoble sa kapasidad sa data." Ang relatibong bandwidth nga nakab-ot sa device wala pa sukad mahitabo sa bisan unsang frequency range, nga nagrepresentar sa usa ka dakong paglukso alang sa integrated multiplexers.
Ang mga polarization multiplexer importante sa modernong komunikasyon tungod kay kini makapahimo sa daghang mga signal nga magpaambit sa parehas nga frequency band, nga makapausbaw pag-ayo sa kapasidad sa channel.
Nakab-ot kini sa bag-ong aparato pinaagi sa paggamit sa conical directional couplers ug anisotropic effective medium cladding. Kini nga mga sangkap nagpalambo sa polarization birefringence, nga miresulta sa taas nga polarization extinction ratio (PER) ug lapad nga bandwidth—mga importanteng kinaiya sa episyente nga terahertz communication systems.
Dili sama sa tradisyonal nga mga disenyo nga nagsalig sa komplikado ug frequency-dependent asymmetric waveguides, ang bag-ong multiplexer naggamit og anisotropic cladding nga adunay gamay ra nga frequency dependence. Kini nga pamaagi hingpit nga naggamit sa igo nga bandwidth nga gihatag sa conical couplers.
Ang resulta kay usa ka fractional bandwidth nga hapit sa 40%, usa ka average nga PER nga molapas sa 20 dB, ug usa ka minimum nga insertion loss nga gibana-bana nga 1 dB. Kini nga mga sukdanan sa performance milabaw pag-ayo sa mga anaa na nga optical ug microwave nga mga disenyo, nga kanunay nga nag-antos sa pig-ot nga bandwidth ug taas nga loss.
Ang trabaho sa research team dili lang nagpalambo sa kahusayan sa mga terahertz system apan naglatid usab sa pundasyon alang sa usa ka bag-ong panahon sa wireless communication. Namatikdan ni Dr. Gao, "Kini nga inobasyon usa ka hinungdanon nga hinungdan sa pag-abli sa potensyal sa terahertz communication." 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 mga solusyon sa pagdumala sa terahertz polarization, sama sa orthogonal mode transducers (OMTs) nga gibase sa rectangular metal waveguides, nag-atubang og dakong mga limitasyon. Ang mga metal waveguide nakasinati og dugang nga ohmic losses sa mas taas nga frequency, ug ang ilang mga proseso sa paggama komplikado tungod sa estrikto nga geometric nga mga kinahanglanon.
Ang mga optical polarization multiplexer, lakip na kadtong naggamit og Mach-Zehnder interferometers o photonic crystals, nagtanyag og mas maayong integrability ug mas ubos nga losses apan kasagaran nagkinahanglan og mga trade-off tali sa bandwidth, compactness, ug manufacturing complexity.
Ang mga directional coupler kay kaylap nga gigamit sa mga optical system ug nanginahanglan ug kusog nga polarization birefringence aron makab-ot ang compact size ug taas nga PER. Bisan pa, limitado kini sa pig-ot nga bandwidth ug sensitivity sa manufacturing tolerances.
Ang bag-ong multiplexer naghiusa sa mga bentaha sa conical directional couplers ug epektibo nga medium cladding, nga nakabuntog niining mga limitasyon. Ang anisotropic cladding nagpakita og dakong birefringence, nga nagsiguro sa taas nga PER sa usa ka halapad nga bandwidth. Kini nga prinsipyo sa disenyo nagtimaan sa usa ka pagbiya gikan sa tradisyonal nga mga pamaagi, nga naghatag og usa ka scalable ug praktikal nga solusyon alang sa terahertz integration.
Ang eksperimental nga pag-validate sa multiplexer nagpamatuod sa talagsaong performance niini. Ang device episyente nga naglihok sa 225-330 GHz range, nga nakab-ot ang fractional bandwidth nga 37.8% samtang gimentinar ang PER nga labaw sa 20 dB. Ang compact nga gidak-on ug pagkaangay niini sa standard nga mga proseso sa paggama naghimo niini nga angay alang sa mass production.
Si Dr. Gao miingon, "Kini nga inobasyon dili lamang nagpalambo sa kahusayan sa mga sistema sa komunikasyon sa terahertz apan nagbukas usab sa dalan alang sa mas gamhanan ug kasaligan nga high-speed wireless networks."
Ang potensyal nga mga aplikasyon niini nga teknolohiya molapas pa sa mga sistema sa komunikasyon. Pinaagi sa pagpalambo sa paggamit sa spectrum, ang multiplexer makaduso sa mga pag-uswag sa mga natad sama sa radar, imaging, ug Internet of Things. "Sulod sa usa ka dekada, gilauman namon nga kini nga mga teknolohiya sa terahertz kaylap nga magamit ug mahiusa sa lainlaing mga industriya," ingon ni Propesor Withayachumnankul.
Ang multiplexer mahimo usab nga hapsay nga ma-integrate sa mga naunang beamforming device nga gihimo sa team, nga makapahimo sa mga advanced communication functionalities sa usa ka unified platform. Kini nga compatibility nagpasiugda sa versatility ug scalability sa epektibo nga medium-clad dielectric waveguide platform.
Ang mga nakaplagan sa panukiduki sa team gipatik na sa journal nga Laser & Photonic Reviews, nga nagpasiugda sa ilang kahinungdanon sa pagpalambo sa teknolohiya sa photonic terahertz. Si Propesor Fujita miingon, "Pinaagi sa pagbuntog sa mga kritikal nga teknikal nga babag, kini nga inobasyon gilauman nga makapukaw sa interes ug kalihokan sa panukiduki sa natad."
Gilauman sa mga tigdukiduki nga ang ilang trabaho magdasig sa mga bag-ong aplikasyon ug dugang nga mga kalamboan sa teknolohiya sa umaabot nga mga tuig, nga sa katapusan mosangpot sa komersyal nga mga prototype ug mga produkto.
Kining multiplexer nagrepresentar sa usa ka dakong lakang padulong sa pag-abli sa potensyal sa terahertz communication. Nagtakda kini og bag-ong sukdanan para sa integrated terahertz devices uban sa wala pa sukad nga performance metrics niini.
Samtang nagpadayon sa pagtubo ang panginahanglan alang sa mga high-speed ug high-capacity nga mga network sa komunikasyon, ang ingon nga mga inobasyon adunay hinungdanon nga papel sa paghulma sa kaugmaon sa wireless nga teknolohiya.
Oras sa pag-post: Disyembre 16, 2024