Ný tegund af Terahertz margfeldi hefur tvöfaldað gagnagetu og bætt 6G samskipti verulega við áður óþekktan bandbreidd og lítið gagnatap.
Vísindamenn hafa kynnt ofurbreiðu hljómsveit Terahertz margfeldi sem tvöfaldar gagnagetu og færir byltingarkenndar framfarir í 6G og víðar. (Uppruni myndar: Getty Images)
Næsta kynslóð þráðlausra samskipta, fulltrúi Terahertz tækni, lofar að gjörbylta gagnaflutningi.
Þessi kerfi starfa á Terahertz tíðni og bjóða upp á óviðjafnanlega bandbreidd fyrir öfgafullt hratt gagnaflutning og samskipti. Hins vegar verður að vinna bug á þessum möguleikum, verulegum tæknilegum áskorunum að fullu, sérstaklega við stjórnun og á áhrifaríkan hátt með tiltæku litrófinu.
Byltingarkennd framþróun hefur tekið á þessari áskorun: fyrsta öfgafullt breiðband samþætt Terahertz Polarization (DE) margfeldi sem áttaði sig á undirlagsfrjálsri sílikonpalli.
Þessi nýstárlega hönnun miðar við undir-Terahertz J hljómsveitina (220-330 GHz) og miðar að því að umbreyta samskiptum fyrir 6G og víðar. Tækið tvöfaldar í raun gagna afkastagetu en viðheldur lágum gagnataphraða og rífur brautina fyrir skilvirkt og áreiðanlegt háhraða þráðlaust net.
Liðið á bak við þennan tímamót eru prófessor Withawat Withayachumnankul frá háskólanum í Adelaide School of Electrical and Mechanical Engineering, Dr. Weijie Gao, nú postdoktorsrannsóknarmaður við Osaka háskólann, og prófessor Masayuki Fujita.
Prófessor Withayachumnankul sagði: „Fyrirhugaður skautunar margfeldi gerir kleift að senda marga gagnastrauma samtímis innan sama tíðnisviðs og tvöfalda gagnagetu í raun.“ Hlutfallsleg bandbreidd sem tækið er náð er fordæmalaus á hvaða tíðnisvið sem er, sem táknar umtalsvert stökk fyrir samþætta margfeldi.
Polarization margfeldi er nauðsynleg í nútíma samskiptum þar sem þau gera kleift að mörg merki geti deilt sömu tíðnisviðinu og eykur verulega afkastagetu rásarinnar.
Nýja tækið nær þessu með því að nota keilulaga stefnutengi og anisotropic árangursríka miðlungs klæðningu. Þessir þættir auka skautun birefringence, sem leiðir til mikils útrýmingarhlutfalls (PER) og breið bandbreidd - kínísk einkenni skilvirkra samskiptakerfa Terahertz.
Ólíkt hefðbundnum hönnun sem treysta á flókna og tíðniháð ósamhverfar bylgjuleiðbeiningar, notar nýi margfeldismaðurinn anisotropic klæðningu með aðeins smá tíðnifíkn. Þessi nálgun nýtir að fullu þann nægan bandbreidd frá keilulaga tengi.
Niðurstaðan er brot á bandbreidd nálægt 40%, að meðaltali yfir 20 dB, og lágmarks innsetningartap um það bil 1 dB. Þessar frammistöðumælingar fara langt yfir núverandi sjón- og örbylgjuofn hönnun, sem þjást oft af þröngum bandbreidd og miklu tapi.
Starf rannsóknarteymisins eykur ekki aðeins skilvirkni Terahertz kerfanna heldur leggur einnig grunninn að nýju tímabili í þráðlausum samskiptum. Dr. Gao tók fram: „Þessi nýsköpun er lykilatriði í því að opna möguleika Terahertz samskipta.“ Forrit fela í sér háskerpu vídeóstraum, aukinn veruleika og næstu kynslóð farsíma eins og 6G.
Hefðbundnar lausnir á terahertz skautunarstjórnun, svo sem rétthyrndum stillingum (OMT) byggð á rétthyrndum málmbylgjum, standa frammi fyrir verulegum takmörkunum. Málmbylgjuleiðbeiningar upplifa aukið ohmískt tap við hærri tíðni og framleiðsluferlar þeirra eru flóknir vegna strangra rúmfræðilegra krafna.
Optical polarization margfeldi, þar með talið þá sem nota Mach-Zehnder truflanir eða ljóseindarkristalla, bjóða upp á betri samþættingu og lægra tap en þurfa oft viðskipti milli bandbreiddar, þéttleika og framleiðslu flækjustigs.
Stefnutengingar eru mikið notaðir í sjónkerfum og þurfa sterka skautun birefringence til að ná samsniðinni stærð og háu PER. Samt sem áður eru þau takmörkuð af þröngum bandbreidd og næmi fyrir framleiðsluþol.
Nýi margfeldi sameinar kosti keilulaga stefnutenginga og árangursríkra miðlungs klæðningar og sigrast á þessum takmörkunum. Anisotropic klæðningin sýnir verulegan túlkunar og tryggir hátt á breiðu bandbreidd. Þessi hönnunarregla markar frávik frá hefðbundnum aðferðum, sem veitir stigstærð og hagnýt lausn fyrir samþættingu Terahertz.
Tilraunaprófun margfeldi staðfesti framúrskarandi frammistöðu sína. Tækið starfar á skilvirkan hátt á 225-330 GHz sviðinu og nær brot á bandbreidd 37,8% en viðheldur yfir 20 dB. Samningur stærð þess og eindrægni við venjulega framleiðsluferla gerir það hentugt fyrir fjöldaframleiðslu.
Dr. Gao sagði: „Þessi nýsköpun eykur ekki aðeins skilvirkni Terahertz samskiptakerfa heldur einnig braut fyrir öflugri og áreiðanlegri háhraða þráðlaus net.“
Hugsanleg forrit þessarar tækni ná út fyrir samskiptakerfi. Með því að bæta litrófsnýtingu getur margfeldi knúið framfarir á sviðum eins og ratsjá, myndgreiningu og Internet of Things. „Innan áratugar gerum við ráð fyrir að þessi Terahertz tækni verði notuð og samþætt í ýmsum atvinnugreinum,“ sagði prófessor Withayachumnankul.
Margfeldi getur einnig verið óaðfinnanlega samþætt með fyrri geislaformum sem þróuð voru af teyminu, sem gerir kleift að gera háþróaða samskiptavirkni á sameinaðan vettvang. Þessi eindrægni dregur fram fjölhæfni og sveigjanleika árangursríks miðlungs klæddra dielectric bylgjuliðapallsins.
Rannsóknarniðurstöður teymisins hafa verið birtar í tímaritinu Laser & Photonic Reviews og lögð áhersla á mikilvægi þeirra við að efla ljósritun Terahertz tækni. Prófessor Fujita sagði: „Með því að vinna bug á mikilvægum tæknilegum hindrunum er gert ráð fyrir að þessi nýsköpun örvi áhuga og rannsóknarstarfsemi á þessu sviði.“
Vísindamennirnir sjá fyrir sér að verk þeirra muni hvetja til nýrra forrita og frekari tæknibóta á næstu árum, sem að lokum leiðir til atvinnuskyns frumgerðir og vörur.
Þessi margfeldi táknar verulegt skref fram á við að opna möguleika Terahertz samskipta. Það setur nýjan staðal fyrir samþætta Terahertz tæki með áður óþekktum árangursmælingum.
Eftir því sem eftirspurn eftir háhraða, samskiptanetum með mikla afkastagetu heldur áfram að aukast, munu slíkar nýjungar gegna lykilhlutverki við mótun framtíðar þráðlausrar tækni.
Pósttími: 16. des. 2024