Terahertz multiplexer mota berri batek datu-gaitasuna bikoiztu du eta 6G komunikazioa nabarmen hobetu du aurrekaririk gabeko banda-zabalera eta datu-galera txikiarekin.
Ikertzaileek banda oso zabaleko terahertz multiplexadore bat aurkeztu dute, datuen ahalmena bikoizten duena eta aurrerapen iraultzaileak ekartzen dituena 6G-ra eta haratago. (Irudiaren iturria: Getty Images)
Hurrengo belaunaldiko haririk gabeko komunikazioak, terahertz teknologiak irudikatuta, datuen transmisioa irauliko duela agintzen du.
Sistema hauek terahertz maiztasunetan funtzionatzen dute, eta banda-zabalera paregabea eskaintzen dute datu-transmisio eta komunikazio ultra-azkarrak egiteko. Hala ere, potentzial hori guztiz gauzatzeko, erronka tekniko garrantzitsuak gainditu behar dira, batez ere eskuragarri dagoen espektroa kudeatu eta modu eraginkorrean erabiltzean.
Aurrerapen aitzindari batek erronka honi aurre egin dio: banda ultra-zabaleko terahertz-en polarizazio (des)multiplexagailu integratua substraturik gabeko silizio plataforma batean gauzatu da.
Diseinu berritzaile honek terahertz azpiko J bandara du helburu (220-330 GHz) eta 6Grako eta haratagorako komunikazioa eraldatzea du helburu. Gailuak datu-gaitasuna bikoiztu egiten du datu-galera tasa baxua mantentzen duen bitartean, abiadura handiko haririk gabeko sare eraginkor eta fidagarrietarako bidea irekiz.
Mugarri honen atzean dagoen taldea Adelaideko Unibertsitateko Ingeniaritza Elektriko eta Mekanikoko Eskolako Withawat Withayachumnankul irakaslea, Weijie Gao doktorea, gaur egun Osakako Unibertsitateko doktorego osteko ikertzailea eta Masayuki Fujita irakaslea daude.
Withayachumnankul irakasleak adierazi duenez, "Proposatutako polarizazio-multiplexatzaileak datu-korronte anitz aldi berean transmititzea ahalbidetzen du maiztasun-banda berean, datu-ahalmena modu eraginkorrean bikoiztuz". Gailuak lortutako banda-zabalera erlatiboa ez da inoiz maiztasun-barruti guztietan, jauzi handia suposatzen du multiplexer integratuentzat.
Polarizazio-multiplexadoreak ezinbestekoak dira komunikazio modernoan, hainbat seinalek maiztasun-banda bera partekatzeko aukera ematen baitute, kanalaren ahalmena nabarmen hobetuz.
Gailu berriak hori lortzen du norabide-akoplagailu konikoak eta estaldura ertain anisotropiko eraginkorra erabiliz. Osagai hauek polarizazioaren birefringentzia hobetzen dute, eta ondorioz, polarizazio-desagertze ratioa (PER) eta banda-zabalera zabala da, terahertz-eko komunikazio-sistema eraginkorren funtsezko ezaugarriak.
Uhin-gida asimetriko konplexuetan eta maiztasunaren araberakoak diren diseinu tradizionaletan ez bezala, multiplexagailu berriak estaldura anisotropikoa erabiltzen du maiztasun apur batekin. Ikuspegi honek guztiz aprobetxatzen du akoplagailu konikoek eskaintzen duten banda zabalera zabala.
Ondorioz, %40tik gertu dagoen banda-zabalera zatikia da, batez besteko PER bat 20 dB gainditzen duena eta gutxi gorabehera 1 dB-ko txertatze-galera gutxienekoa. Errendimendu-neurri hauek lehendik dauden diseinu optiko eta mikrouhinen diseinuak askoz gainditzen dituzte, askotan banda zabalera estua eta galera handia jasaten dutenak.
Ikerketa-taldearen lanak terahertz sistemen eraginkortasuna hobetzeaz gain, haririk gabeko komunikazioaren aro berri baterako oinarriak ezartzen ditu. Gao doktoreak adierazi duenez, "berrikuntza hau funtsezko eragilea da terahertz komunikazioaren potentziala desblokeatzeko". Aplikazioen artean, definizio handiko bideo-streaminga, errealitate areagotua eta 6G bezalako hurrengo belaunaldiko sare mugikorrak daude.
Terahertz polarizazioa kudeatzeko soluzio tradizionalek, hala nola, modu ortogonaleko transduktoreak (OMT) metalezko uhin-gida angeluzuzenetan oinarrituta, muga handiak dituzte. Metal uhin-gidariek galera ohmiko handiagoak izaten dituzte maiztasun handiagoetan, eta haien fabrikazio-prozesuak konplexuak dira eskakizun geometriko zorrotzak direla eta.
Polarizazio optikoko multiplexagailuek, Mach-Zehnder interferometroak edo kristal fotonikoak erabiltzen dituztenak barne, integragarritasun hobea eta galera txikiagoak eskaintzen dituzte, baina askotan banda-zabaleraren, trinkotasunaren eta fabrikazioaren konplexutasunaren arteko truke-offak behar dituzte.
Akoplagailu direzionalek oso erabiliak dira sistema optikoetan eta polarizazio birefringentzia handia behar dute tamaina trinkoa eta PER altua lortzeko. Hala ere, banda zabalera estuagatik eta fabrikazio-perdoiekiko sentikortasunagatik mugatuta daude.
Multiplexadore berriak akoplagailu direzionalen konikoen abantailak eta estaldura ertain eraginkorra uztartzen ditu, muga horiek gaindituz. Estaldura anisotropikoak birefringentzia nabarmena erakusten du, PER altua bermatuz banda zabalera zabalean. Diseinu-printzipio honek metodo tradizionaletatik aldendu egiten du, terahertz integraziorako soluzio eskalagarria eta praktikoa eskainiz.
Multiplexorearen baliozkotze esperimentalak bere aparteko errendimendua baieztatu zuen. Gailuak eraginkortasunez funtzionatzen du 225-330 GHz tartean, % 37,8ko banda-zabalera zatikia lortuz, 20 dB-tik gorako PER bat mantenduz. Bere tamaina trinkoa eta fabrikazio-prozesu estandarrekin bateragarritasuna masa ekoizpenerako egokia da.
Gao doktoreak adierazi duenez, "berrikuntza honek terahertz komunikazio sistemen eraginkortasuna hobetzeaz gain, abiadura handiko haririk gabeko sare indartsuago eta fidagarriagoak lortzeko bidea ere zabaltzen du".
Teknologia honen balizko aplikazioak komunikazio-sistemetatik haratago zabaltzen dira. Espektroaren erabilera hobetuz, multiplexagailuak radarra, irudigintza eta gauzen Internet bezalako alorretan aurrerapenak bultzatu ditzake. "Hamarkada baten buruan, terahertz teknologia hauek hainbat industriatan oso onartu eta integratuko direla espero dugu", adierazi du Withayachumnankul irakasleak.
Multiplexgailua ezin hobeto integra daiteke taldeak garatutako lehen beamforming gailuekin, plataforma bateratu batean komunikazio-funtzionalitate aurreratuak ahalbidetuz. Bateragarritasun honek estalitako uhin-gida dielektrikoen plataforma eraginkorraren aldakortasuna eta eskalagarritasuna nabarmentzen ditu.
Taldearen ikerketaren ondorioak Laser & Photonic Reviews aldizkarian argitaratu dira, eta terahertz fotonikoaren teknologian aurrera egiteko duten garrantzia azpimarratu dute. Fujita irakasleak adierazi duenez, "oztopo tekniko kritikoak gaindituz, berrikuntza honek arloko interesa eta ikerketa jarduera suspertzea espero da".
Ikertzaileek aurreikusten dute euren lanak datozen urteetan aplikazio berriak eta hobekuntza teknologiko gehiago bultzatuko dituela, azken finean prototipo eta produktu komertzialak ekarriko dituela.
Multiplexagailu honek aurrerapauso garrantzitsua da terahertz komunikazioaren potentziala desblokeatzeko. Estandar berri bat ezartzen du terahertz integratutako gailuetarako, aurrekaririk gabeko errendimendu-neurriekin.
Abiadura handiko eta gaitasun handiko komunikazio-sareen eskaria hazten doan heinean, berrikuntza horiek funtsezko zeregina izango dute hari gabeko teknologiaren etorkizuna moldatzeko.
Argitalpenaren ordua: 2024-12-16