Um novo tipo de multiplexador de Terahertz dobrou a capacidade de dados e aumentou significativamente a comunicação 6G com largura de banda sem precedentes e baixa perda de dados.
Os pesquisadores introduziram um multiplexador de banda super amplo que dobra a capacidade de dados e traz avanços revolucionários para 6G e além. (Fonte da imagem: Getty Images)
A comunicação sem fio da próxima geração, representada pela tecnologia Terahertz, promete revolucionar a transmissão de dados.
Esses sistemas operam em frequências terahertz, oferecendo largura de banda incomparável para transmissão e comunicação de dados ultra-rápidos. No entanto, para realizar plenamente esse potencial, os desafios técnicos significativos devem ser superados, particularmente no gerenciamento e na utilização efetiva do espectro disponível.
Um avanço inovador abordou esse desafio: o primeiro multiplexador de terahertz integrado de banda ultra-larga (DE) realizada em uma plataforma de silício sem substrato.
Este design inovador tem como alvo a banda Sub-terahertz J (220-330 GHz) e visa transformar a comunicação por 6G e além. O dispositivo dobra efetivamente a capacidade de dados, mantendo uma baixa taxa de perda de dados, abrindo caminho para redes sem fio eficientes e confiáveis de alta velocidade.
A equipe por trás desse marco inclui o professor Withawat Withayachumnankul da Escola de Engenharia Elétrica e Mecânica da Universidade de Adelaide, Dr. Weijie Gao, agora pesquisador de pós -doutorado da Universidade de Osaka e professor Masayuki Fujita.
O professor Withayachumnankul afirmou: "O multiplexador de polarização proposto permite que vários fluxos de dados sejam transmitidos simultaneamente dentro da mesma faixa de frequência, dobrando efetivamente a capacidade de dados". A largura de banda relativa alcançada pelo dispositivo é sem precedentes em qualquer faixa de frequência, representando um salto significativo para multiplexadores integrados.
Os multiplexadores de polarização são essenciais na comunicação moderna, pois permitem que vários sinais compartilhem a mesma faixa de frequência, aumentando significativamente a capacidade do canal.
O novo dispositivo alcança isso utilizando acopladores direcionais cônicos e revestimento médio efetivo anisotrópico. Esses componentes aumentam a birrefringência de polarização, resultando em uma alta taxa de extinção de polarização (PER) e largura de banda ampla - características de teclas de sistemas de comunicação eficientes de Terahertz.
Diferentemente dos projetos tradicionais que dependem de guias de ondas assimétricos complexos e dependentes da frequência, o novo multiplexador emprega revestimento anisotrópico com apenas uma pequena dependência de frequência. Essa abordagem aproveita totalmente a ampla largura de banda fornecida pelos acopladores cônicos.
O resultado é uma largura de banda fracionária próxima a 40%, uma média por exceder 20 dB e uma perda mínima de inserção de aproximadamente 1 dB. Essas métricas de desempenho superam em muito as dos designs ópticos e de microondas existentes, que geralmente sofrem de largura de banda estreita e alta perda.
O trabalho da equipe de pesquisa não apenas aprimora a eficiência dos sistemas terahertz, mas também estabelece as bases para uma nova era na comunicação sem fio. O Dr. Gao observou: "Essa inovação é um fator -chave para desbloquear o potencial da comunicação de Terahertz". Os aplicativos incluem streaming de vídeo de alta definição, realidade aumentada e redes móveis de próxima geração como 6G.
As soluções tradicionais de gerenciamento de polarização de terahertz, como transdutores de modo ortogonal (OMTs) com base em guias de ondas metálicos retangulares, enfrentam limitações significativas. Os guias de ondas metálicos experimentam as perdas ôhmicas aumentadas em frequências mais altas, e seus processos de fabricação são complexos devido a requisitos geométricos rigorosos.
Os multiplexadores de polarização óptica, incluindo aqueles que usam interferômetros Mach-Zehnder ou cristais fotônicos, oferecem melhor integrabilidade e menos perdas, mas geralmente requerem compensações entre largura de banda, compactação e complexidade de fabricação.
Os acopladores direcionais são amplamente utilizados em sistemas ópticos e requerem uma forte birrefringência de polarização para obter tamanho compacto e alto por. No entanto, eles são limitados por largura de banda estreita e sensibilidade às tolerâncias de fabricação.
O novo multiplexador combina as vantagens dos acopladores direcionais cônicos e o revestimento médio eficaz, superando essas limitações. O revestimento anisotrópico exibe birrefringência significativa, garantindo alto por uma larga largura de banda. Esse princípio de design marca um afastamento dos métodos tradicionais, fornecendo uma solução escalável e prática para a integração terahertz.
A validação experimental do multiplexador confirmou seu desempenho excepcional. O dispositivo opera com eficiência na faixa de 225-330 GHz, alcançando uma largura de banda fracionária de 37,8%, mantendo um por mais de 20 dB. Seu tamanho compacto e compatibilidade com processos de fabricação padrão o tornam adequado para a produção em massa.
O Dr. Gao observou: "Essa inovação não apenas aprimora a eficiência dos sistemas de comunicação de Terahertz, mas também abre caminho para redes sem fio de alta velocidade mais poderosas e confiáveis".
As aplicações potenciais dessa tecnologia se estendem além dos sistemas de comunicação. Ao melhorar a utilização do espectro, o multiplexador pode impulsionar os avanços em campos como radar, imagem e Internet das coisas. "Dentro de uma década, esperamos que essas tecnologias de Terahertz sejam amplamente adotadas e integradas em vários setores", afirmou o professor Withayachumnankul.
O multiplexador também pode ser perfeitamente integrado aos dispositivos de formação de feixe anteriores desenvolvidos pela equipe, permitindo funcionalidades avançadas de comunicação em uma plataforma unificada. Essa compatibilidade destaca a versatilidade e a escalabilidade da plataforma de guia de ondas dielétricas eficazes de classe média.
Os resultados da pesquisa da equipe foram publicados na revista Laser & Photonic Reviews, enfatizando seu significado no avanço da tecnologia fotônica de terahertz. O professor Fujita observou: "Ao superar as barreiras técnicas críticas, espera -se que essa inovação estimule o interesse e a atividade de pesquisa no campo".
Os pesquisadores prevêem que seu trabalho inspirará novas aplicações e outras melhorias tecnológicas nos próximos anos, levando a protótipos e produtos comerciais.
Este multiplexador representa um passo significativo para desbloquear o potencial da comunicação terahertz. Ele define um novo padrão para dispositivos Terahertz integrados com suas métricas de desempenho sem precedentes.
À medida que a demanda por redes de comunicação de alta velocidade e alta capacidade continua a crescer, essas inovações desempenharão um papel crucial na formação do futuro da tecnologia sem fio.
Hora de postagem: dez-16-2024