En neien Typ vun Terahertz-Multiplexer huet d'Datenkapazitéit verduebelt an d'6G-Kommunikatioun mat enger ongekënnter Bandbreet a niddregem Datenverloscht däitlech verbessert.
Fuerscher hunn e superbreetbandegen Terahertz-Multiplexer agefouert, deen d'Datenkapazitéit verduebelt a revolutionär Fortschrëtter fir 6G a méi bréngt. (Bildquell: Getty Images)
Déi drahtlos Kommunikatioun vun der nächster Generatioun, vertrueden duerch Terahertz-Technologie, versprécht d'Dateniwwerdroung ze revolutionéieren.
Dës Systemer funktionéieren op Terahertz-Frequenzen a bidden eng ongehéiert Bandbreet fir ultraschnell Dateniwwerdroung a Kommunikatioun. Fir dëst Potenzial awer voll auszeschöpfen, mussen awer bedeitend technesch Erausfuerderunge bewältegt ginn, besonnesch bei der Gestioun an der effektiver Notzung vum verfügbare Spektrum.
Eng bahnbrechend Entwécklung huet dës Erausfuerderung geléist: den éischten ultrabreetbandegen integréierten Terahertz-Polarisatiouns(De)multiplexer, deen op enger substratfräier Siliziumplattform realiséiert gouf.
Dësen innovativen Design zielt op de Subterahertz J-Band (220-330 GHz) a zielt drop of, d'Kommunikatioun fir 6G a méi ze transforméieren. Den Apparat verduebelt effektiv d'Datenkapazitéit, während e gläichzäiteg e niddrege Datenverloschtquote behalen gëtt, wat de Wee fir effizient an zouverlässeg High-Speed-WLAN-Netzwierker fräimaacht.
D'Team hannert dësem Meilesteen besteet aus dem Professer Withawat Withayachumnankul vun der School of Electrical and Mechanical Engineering vun der University of Adelaide, dem Dr. Weijie Gao, elo Postdoktorand op der Osaka University, an dem Professer Masayuki Fujita.
De Professer Withayachumnankul sot: "De proposéierte Polarisatiounsmultiplexer erlaabt d'gläichzäiteg Iwwerdroe vu verschiddene Datenstréim am selwechte Frequenzband, wouduerch d'Datenkapazitéit effektiv verduebelt gëtt." Déi relativ Bandbreet, déi vum Apparat erreecht gëtt, ass iwwer all Frequenzberäich ongehéiert, wat e bedeitende Sprong fir integréiert Multiplexer duerstellt.
Polarisatiounsmultiplexer si wesentlech an der moderner Kommunikatioun, well se et verschiddene Signaler erméiglechen, datselwecht Frequenzband ze deelen, wat d'Kanalkapazitéit däitlech erhéicht.
Den neien Apparat erreecht dëst andeems en konesch Richtungskoppler an anisotrop effektiv Mediumverkleedung benotzt. Dës Komponenten verbesseren d'Polarisatiounsduebelbriechend, wat zu engem héije Polarisatiounsaussterbungsverhältnis (PER) a breeder Bandbreet féiert - Schlësselcharakteristike vun effizienten Terahertz-Kommunikatiounssystemer.
Am Géigesaz zu traditionellen Designen, déi op komplex an frequenzofhängeg asymmetresch Wellenleiter baséieren, benotzt de neie Multiplexer eng anisotropesch Verkleedung mat nëmme liichter Frequenzofhängegkeet. Dësen Usaz notzt déi grouss Bandbreet, déi vun de konesche Koppler geliwwert gëtt, voll aus.
D'Resultat ass eng fraktionell Bandbreet vu bal 40%, eng duerchschnëttlech PER vun iwwer 20 dB, an e minimale Insertion Loss vun ongeféier 1 dB. Dës Leeschtungsmetriken iwwerschreiden déi vun existente opteschen an Mikrowellendesignen, déi dacks ënner enger enker Bandbreet a groussen Verloschter leiden.
D'Aarbecht vum Fuerschungsteam verbessert net nëmmen d'Effizienz vun Terahertz-Systemer, mee leet och de Grondstee fir eng nei Ära an der drahtloser Kommunikatioun. Den Dr. Gao huet bemierkt: "Dës Innovatioun ass e Schlësselfaktor fir de Potenzial vun der Terahertz-Kommunikatioun ze voll auszenotzen." Zu den Uwendungen gehéieren High-Definition-Videostreaming, Augmented Reality a Mobilnetzwierker vun der nächster Generatioun wéi 6G.
Traditionell Terahertz-Polarisatiounsmanagementléisungen, wéi z. B. orthogonal Modus-Transduceren (OMTs) baséiert op rechteckege Metallwellenleiter, hunn bedeitend Aschränkungen. Metallwellenleiter erleiden erhéicht ohmesch Verloschter bei méi héije Frequenzen, an hir Fabrikatiounsprozesser si komplex wéinst strenge geometreschen Ufuerderungen.
Optesch Polarisatiounsmultiplexer, dorënner déi, déi Mach-Zehnder-Interferometer oder photonesch Kristaller benotzen, bidden eng besser Integrabilitéit a méi niddreg Verloschter, erfuerderen awer dacks Kompromësser tëscht Bandbreet, Kompaktheet a Produktiounskomplexitéit.
Direktiounskoppler gi wäit verbreet an optesche Systemer benotzt a brauchen eng staark Polarisatiounsduebelbriechend Funktioun fir eng kompakt Gréisst an en héije PER z'erreechen. Si sinn awer duerch eng kleng Bandbreet an eng Sensibilitéit fir Produktiounstoleranzen limitéiert.
De neie Multiplexer kombinéiert d'Virdeeler vu konesche Richtungskoppler an effektiver Mediumverkleedung a iwwerwënnt dës Aschränkungen. Déi anisotrop Verkleedung weist eng bedeitend Duebelbrechung op, wat en héije PER iwwer eng breet Bandbreet garantéiert. Dëst Designprinzip markéiert eng Ofwäichung vun traditionelle Methoden a bitt eng skalierbar a praktesch Léisung fir d'Terahertz-Integratioun.
Experimentell Validatioun vum Multiplexer huet seng aussergewéinlech Leeschtung bestätegt. Den Apparat funktionéiert effizient am Beräich vun 225-330 GHz a erreecht eng fraktionell Bandbreet vun 37,8%, während e PER iwwer 20 dB bäibehale gëtt. Seng kompakt Gréisst a Kompatibilitéit mat Standardproduktiounsprozesser maachen en gëeegent fir d'Masseproduktioun.
Den Dr. Gao huet bemierkt: "Dës Innovatioun verbessert net nëmmen d'Effizienz vun Terahertz-Kommunikatiounssystemer, mä mécht och de Wee fräi fir méi staark a méi zouverlässeg Héichgeschwindegkeets-Drahtlosnetzwierker."
Déi potenziell Uwendungen vun dëser Technologie ginn iwwer Kommunikatiounssystemer eraus. Duerch d'Verbesserung vun der Spektrumsauslastung kann de Multiplexer Fortschrëtter a Beräicher wéi Radar, Bildgebung an dem Internet vun de Saachen ausléisen. "Bannent engem Jorzéngt erwaarden mir, datt dës Terahertz-Technologien wäit verbreet a verschidden Industrien integréiert ginn", sot de Professer Withayachumnankul.
De Multiplexer kann och nahtlos mat fréiere Straleforming-Geräter integréiert ginn, déi vum Team entwéckelt goufen, wat fortgeschratt Kommunikatiounsfunktionalitéiten op enger vereenegter Plattform erméiglecht. Dës Kompatibilitéit ënnersträicht d'Villsäitegkeet an d'Skalierbarkeet vun der effektiver dielektrescher Wellenleiterplattform mat Medium-Clad-Verbindung.
D'Fuerschungsresultater vum Team goufen an der Zäitschrëft Laser & Photonic Reviews publizéiert, wou hir Bedeitung fir d'Entwécklung vun der photonescher Terahertz-Technologie ënnerstrach gëtt. Professer Fujita huet bemierkt: "Andeems dës Innovatioun kritesch technesch Barrièren iwwerwonne gëtt, gëtt erwaart, datt se d'Interesse an d'Fuerschungsaktivitéit am Beräich stimuléiert."
D'Fuerscher erwaarden, datt hir Aarbecht an de kommende Joren nei Uwendungen an weider technologesch Verbesserungen inspiréiere wäert, wat schlussendlech zu kommerzielle Prototypen a Produkter féiere wäert.
Dëse Multiplexer stellt e wichtege Schrëtt no vir duer fir de Potenzial vun der Terahertz-Kommunikatioun ze voll auszenotzen. Mat senge aussergewéinleche Leeschtungsmetriken setzt hie en neie Standard fir integréiert Terahertz-Geräter.
Well d'Nofro fir héichgeschwindeg Kommunikatiounsnetzwierker mat héijer Kapazitéit weider wiisst, wäerten esou Innovatiounen eng entscheedend Roll bei der Gestaltung vun der Zukunft vun der drahtloser Technologie spillen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 16. Dezember 2024