Терагерц мультиплексорының жаңа түрі деректер сыйымдылығын екі есе арттырды және бұрын-соңды болмаған өткізу қабілеттілігімен және деректердің аз шығынымен 6G байланысын айтарлықтай жақсартты.
Зерттеушілер деректер сыйымдылығын екі есе арттыратын және 6G және одан да көпке революциялық жетістіктер әкелетін супер кең жолақты терагерц мультиплексорын ұсынды. (Сурет көзі: Getty Images)
Терагерц технологиясымен ұсынылған келесі буын сымсыз байланыс мәліметтерді тасымалдауда төңкеріс жасауға уәде береді.
Бұл жүйелер терагерц жиіліктерінде жұмыс істейді, өте жылдам деректерді беру және байланыс үшін теңдесі жоқ өткізу қабілеттілігін ұсынады. Дегенмен, бұл әлеуетті толық іске асыру үшін маңызды техникалық қиындықтарды еңсеру керек, әсіресе қол жетімді спектрді басқару және тиімді пайдалану.
Жаңашыл жетістік бұл мәселені шешті: субстратсыз кремний платформасында жүзеге асырылған бірінші ультра кең жолақты интеграцияланған терагерц поляризациялау (де) мультиплексор.
Бұл инновациялық дизайн субтерагерц J диапазонына (220-330 ГГц) бағытталған және 6G және одан жоғары үшін байланысты өзгертуге бағытталған. Құрылғы деректерді жоғалтудың төмен жылдамдығын сақтай отырып, деректер сыйымдылығын тиімді екі есе арттырады, бұл тиімді және сенімді жоғары жылдамдықты сымсыз желілерге жол ашады.
Бұл маңызды кезеңнің артында тұрған команданың құрамында Аделаида университетінің Электр және машина жасау мектебінің профессоры Уивават Утиячумнанкул, Осака университетінің докторантурадан кейінгі зерттеушісі доктор Вейджи Гао және профессор Масаюки Фуджита бар.
Профессор Утиячумнанкул былай деп мәлімдеді: «Ұсынылған поляризациялық мультиплексор бірнеше деректер ағынын бір жиілік диапазонында бір уақытта жіберуге мүмкіндік береді, бұл деректер сыйымдылығын екі есе көбейтеді». Құрылғы қол жеткізген салыстырмалы өткізу қабілеттілігі кез келген жиілік диапазонында бұрын-соңды болмаған, бұл біріктірілген мультиплексорлар үшін айтарлықтай секірісті білдіреді.
Поляризациялық мультиплексорлар заманауи байланыста өте маңызды, өйткені олар бірнеше сигналдарды бірдей жиілік диапазонын бөлісуге мүмкіндік береді, бұл арнаның өткізу қабілетін айтарлықтай арттырады.
Жаңа құрылғы бұған конустық бағыттағы қосқыштар мен анизотропты тиімді орта қаптауын пайдалану арқылы қол жеткізеді. Бұл компоненттер поляризацияның қос сынуын күшейтеді, нәтижесінде жоғары поляризацияның жойылу коэффициенті (PER) және кең өткізу қабілеттілігі — тиімді терагерц байланыс жүйелерінің негізгі сипаттамалары.
Күрделі және жиілікке тәуелді асимметриялық толқын өткізгіштерге негізделген дәстүрлі конструкциялардан айырмашылығы, жаңа мультиплексор тек шамалы жиілікке тәуелділігі бар анизотропты қаптауды пайдаланады. Бұл тәсіл конустық қосқыштар беретін кең өткізу қабілеттілігін толығымен пайдаланады.
Нәтиже – 40%-ға жуық өткізу қабілеттілігінің фракциялық ені, орташа PER мәні 20 дБ-ден асады және кірістіру кезінде шамамен 1 дБ жоғалту. Бұл өнімділік көрсеткіштері жиі тар өткізу қабілеті мен жоғары жоғалтудан зардап шегетін қолданыстағы оптикалық және микротолқынды конструкциялардан әлдеқайда асып түседі.
Зерттеу тобының жұмысы терагерц жүйелерінің тиімділігін арттырып қана қоймай, сымсыз байланыстың жаңа дәуірінің негізін қалады. Доктор Гао: «Бұл инновация терагерц байланысының әлеуетін ашудағы негізгі драйвер болып табылады», - деп атап өтті. Қолданбаларға ажыратымдылығы жоғары бейне ағыны, толықтырылған шындық және 6G сияқты келесі буын мобильді желілер кіреді.
Төртбұрышты металл толқын өткізгіштеріне негізделген ортогональды режим түрлендіргіштері (OMTs) сияқты терагерц поляризациясын басқарудың дәстүрлі шешімдері айтарлықтай шектеулерге тап болады. Металл толқын өткізгіштері жоғары жиіліктерде омдық жоғалтуларды бастан кешіреді және олардың өндірістік процестері қатаң геометриялық талаптарға байланысты күрделі.
Оптикалық поляризациялық мультиплексорлар, соның ішінде Мах-Зехдер интерферометрлері немесе фотонды кристалдарды пайдаланатындар, жақсы интегралдылықты және төмен шығындарды ұсынады, бірақ жиі өткізу қабілеттілігі, жинақылық және өндірістің күрделілігі арасындағы айырбастауды қажет етеді.
Бағытталған қосқыштар оптикалық жүйелерде кеңінен қолданылады және ықшам өлшемге және жоғары PER мәніне жету үшін күшті поляризацияның қос сынуын қажет етеді. Дегенмен, олар тар өткізу қабілеттілігімен және өндірістік төзімділіктерге сезімталдықпен шектеледі.
Жаңа мультиплексор конустық бағыттағы қосқыштар мен тиімді орта жабудың артықшылықтарын біріктіріп, осы шектеулерді жеңеді. Анизотропты жабын айтарлықтай қос сынғыштықты көрсетеді, бұл кең өткізу жолағында жоғары PER-ді қамтамасыз етеді. Бұл дизайн принципі терагерц интеграциясы үшін ауқымды және практикалық шешімді қамтамасыз ететін дәстүрлі әдістерден ауытқуды білдіреді.
Мультиплексордың тәжірибелік валидациясы оның ерекше өнімділігін растады. Құрылғы 225-330 ГГц диапазонында тиімді жұмыс істейді, PER коэффициентін 20 дБ-ден жоғары сақтай отырып, 37,8% фракциялық өткізу қабілетіне қол жеткізеді. Оның ықшам өлшемі және стандартты өндірістік процестермен үйлесімділігі оны жаппай өндіріске қолайлы етеді.
Доктор Гао: «Бұл жаңалық терагерц байланыс жүйелерінің тиімділігін арттырып қана қоймайды, сонымен қатар қуатты және сенімді жоғары жылдамдықты сымсыз желілерге жол ашады» деп атап өтті.
Бұл технологияның әлеуетті қолданбалары байланыс жүйелерінен тыс. Спектрді пайдалануды жақсарту арқылы мультиплексор радар, бейнелеу және заттар интернеті сияқты салалардағы жетістіктерге жете алады. «Он жылдың ішінде біз бұл терагерц технологиялары кеңінен қабылданады және әртүрлі салаларда біріктіріледі деп күтеміз», - деді профессор Виячумнанкул.
Мультиплексорды біртұтас платформада алдыңғы қатарлы байланыс функцияларын қамтамасыз ете отырып, топ әзірлеген бұрынғы сәулелендіргіш құрылғылармен үздіксіз біріктіруге болады. Бұл үйлесімділік тиімді ортамен қапталған диэлектрлік толқын өткізгіш платформасының әмбебаптығы мен ауқымдылығын көрсетеді.
Команданың зерттеу нәтижелері Laser & Photonic Reviews журналында жарияланып, олардың фотоникалық терагерц технологиясын ілгерілетудегі маңыздылығын атап өтті. Профессор Фудзита: «Маңызды техникалық кедергілерді еңсеру арқылы бұл жаңалық осы саладағы қызығушылық пен зерттеу белсенділігін ынталандырады деп күтілуде» деп атап өтті.
Зерттеушілер олардың жұмысы алдағы жылдарда жаңа қосымшаларға және одан әрі технологиялық жетілдірулерге шабыт береді деп күтеді, нәтижесінде коммерциялық прототиптер мен өнімдер пайда болады.
Бұл мультиплексор терагерц байланысының әлеуетін ашудағы маңызды қадамды білдіреді. Ол бұрын-соңды болмаған өнімділік көрсеткіштерімен біріктірілген терагерц құрылғылары үшін жаңа стандартты орнатады.
Жоғары жылдамдықты, жоғары сыйымдылықты байланыс желілеріне сұраныс артып келе жатқандықтан, мұндай инновациялар сымсыз технологияның болашағын қалыптастыруда шешуші рөл атқарады.
Жіберу уақыты: 16 желтоқсан 2024 ж