Un nouveau type de multiplexeur Terahertz a doublé la capacité de données et une communication 6G considérablement améliorée avec une bande passante sans précédent et une faible perte de données.
Les chercheurs ont introduit un multiplexeur Terahertz de bande super à l'échelle qui double la capacité des données et apporte des progrès révolutionnaires à 6G et au-delà. (Source de l'image: Getty Images)
La communication sans fil de nouvelle génération, représentée par Teahertz Technology, promet de révolutionner la transmission des données.
Ces systèmes fonctionnent aux fréquences de Terahertz, offrant une bande passante inégalée pour une transmission et une communication ultra-rapides. Cependant, pour réaliser pleinement ce potentiel, des défis techniques importants doivent être surmontés, en particulier dans la gestion et l'utilisation efficace du spectre disponible.
Une progression révolutionnaire a relevé ce défi: le premier multiplexeur de polarisation Terahertz (DE) intégré ultra-large réalisé sur une plate-forme de silicium sans substrat.
Cette conception innovante cible la bande Sub-Terahertz J (220-330 GHz) et vise à transformer la communication pour 6G et au-delà. L'appareil double efficacement la capacité des données tout en maintenant un faible taux de perte de données, ouvrant la voie à des réseaux sans fil à grande vitesse efficaces et fiables.
L'équipe derrière ce jalon comprend le professeur Withawat Withayachumnankul de l'École de génie électrique et mécanique de l'Université d'Adélaïde, le Dr Weijie Gao, maintenant chercheur postdoctoral à l'Université d'Osaka et le professeur Masayuki Fujita.
Le professeur WawayachUnNankul a déclaré: "Le multiplexeur de polarisation proposé permet de transmettre simultanément les flux de données de plusieurs flux de données dans la même bande de fréquence, doubler la capacité de données." La bande passante relative obtenue par l'appareil est sans précédent dans toute plage de fréquence, représentant un saut significatif pour les multiplexeurs intégrés.
Les multiplexeurs de polarisation sont essentiels dans la communication moderne car ils permettent à plusieurs signaux de partager la même bande de fréquences, améliorant considérablement la capacité de canal.
Le nouvel appareil y parvient en utilisant des coupleurs directionnels coniques et un revêtement moyen efficace anisotrope. Ces composants améliorent la biréfringence de polarisation, résultant en un rapport d'extinction de polarisation élevé (PER) et une large bande passante - caractéristiques clés des systèmes de communication Terahertz efficaces.
Contrairement aux conceptions traditionnelles qui reposent sur des guides d'ondes asymétriques complexes et dépendants de la fréquence, le nouveau multiplexeur utilise un revêtement anisotrope avec seulement une légère dépendance en fréquence. Cette approche exploite entièrement la bande passante ample fournie par les coupleurs coniques.
Le résultat est une bande passante fractionnaire proche de 40%, une moyenne supérieure à 20 dB et une perte d'insertion minimale d'environ 1 dB. Ces mesures de performance dépassent de loin celles des conceptions optiques et micro-ondes existantes, qui souffrent souvent de bande passante étroite et de perte élevée.
Le travail de l'équipe de recherche améliore non seulement l'efficacité des systèmes Terahertz, mais jette également les bases d'une nouvelle ère dans la communication sans fil. Le Dr Gao a noté: "Cette innovation est un moteur clé dans le déverrouillage du potentiel de la communication Terahertz." Les applications incluent le streaming vidéo haute définition, la réalité augmentée et les réseaux mobiles de nouvelle génération comme 6G.
Les solutions traditionnelles de gestion de la polarisation de Terahertz, telles que les transducteurs en mode orthogonal (OMT) basées sur des guides d'ondes métalliques rectangulaires, sont confrontés à des limitations significatives. Les guides d'ondes métalliques subissent une augmentation des pertes ohmiques à des fréquences plus élevées, et leurs processus de fabrication sont complexes en raison de besoins géométriques stricts.
Les multiplexeurs de polarisation optique, y compris ceux utilisant des interféromètres Mach-Zehnder ou des cristaux photoniques, offrent une meilleure intégabilité et des pertes plus faibles, mais nécessitent souvent des compromis entre la bande passante, la compacité et la complexité de fabrication.
Les coupleurs directionnels sont largement utilisés dans les systèmes optiques et nécessitent une forte biréfringence de polarisation pour atteindre la taille compacte et élevée par. Cependant, ils sont limités par une bande passante étroite et une sensibilité aux tolérances de fabrication.
Le nouveau multiplexeur combine les avantages des coupleurs directionnels coniques et du revêtement moyen efficace, surmontant ces limitations. Le revêtement anisotrope présente une biréfringence significative, garantissant une grande bande passante à travers une large bande passante. Ce principe de conception marque un écart par rapport aux méthodes traditionnelles, fournissant une solution évolutive et pratique pour l'intégration de Terahertz.
La validation expérimentale du multiplexeur a confirmé ses performances exceptionnelles. L'appareil fonctionne efficacement dans la gamme 225-330 GHz, atteignant une bande passante fractionnée de 37,8% tout en maintenant un par-dessus 20 dB. Sa taille compacte et sa compatibilité avec les processus de fabrication standard le rendent adapté à la production de masse.
Le Dr Gao a fait remarquer: "Cette innovation améliore non seulement l'efficacité des systèmes de communication Terahertz, mais ouvre également la voie à des réseaux sans fil à grande vitesse plus puissants et plus fiables."
Les applications potentielles de cette technologie s'étendent au-delà des systèmes de communication. En améliorant l'utilisation du spectre, le multiplexeur peut stimuler les progrès dans des domaines tels que le radar, l'imagerie et l'Internet des objets. "En une décennie, nous nous attendons à ce que ces technologies de Terahertz soient largement adoptées et intégrées dans diverses industries", a déclaré le professeur avec Withayachumnankul.
Le multiplexeur peut également être intégré de manière transparente avec des dispositifs de formation de faisceau antérieurs développés par l'équipe, permettant des fonctionnalités de communication avancées sur une plate-forme unifiée. Cette compatibilité met en évidence la polyvalence et l'évolutivité de la plate-forme de guide d'onde diélectrique efficace.
Les résultats de la recherche de l'équipe ont été publiés dans la revue Laser & Photonic Reviews, mettant l'accent sur leur signification dans l'avancement de la technologie photonique Terahertz. Le professeur Fujita a fait remarquer: "En surmontant les obstacles techniques critiques, cette innovation devrait stimuler l'intérêt et l'activité de recherche dans le domaine."
Les chercheurs prévoient que leur travail inspirera de nouvelles applications et de nouvelles améliorations technologiques dans les années à venir, ce qui entraînera finalement des prototypes et des produits commerciaux.
Ce multiplexeur représente un pas en avant significatif dans le déverrouillage du potentiel de la communication Terahertz. Il établit une nouvelle norme pour les appareils Terahertz intégrés avec ses mesures de performance sans précédent.
Alors que la demande de réseaux de communication à grande vitesse et à grande capacité continue de croître, ces innovations joueront un rôle crucial dans la formation de l'avenir de la technologie sans fil.
Heure du poste: 16 déc-16-2024