Yangi turdagi terahers multipleksori ma'lumotlar sig'imini ikki baravar oshirdi va misli ko'rilmagan o'tkazish qobiliyati va past ma'lumotlar yo'qotilishi bilan 6G aloqasini sezilarli darajada yaxshiladi.
Tadqiqotchilar ma'lumotlar sig'imini ikki baravar oshiradigan va 6G va undan yuqori darajalarga inqilobiy yutuqlarni olib keladigan super keng diapazonli terahers multipleksorini taqdim etishdi. (Rasm manbasi: Getty Images)
Terahers texnologiyasi bilan ifodalangan keyingi avlod simsiz aloqasi ma'lumotlar uzatishda inqilob qilishni va'da qilmoqda.
Ushbu tizimlar terahers chastotalarida ishlaydi va ultra tezkor ma'lumotlarni uzatish va aloqa uchun mislsiz o'tkazish qobiliyatini taklif etadi. Biroq, bu salohiyatni to'liq ro'yobga chiqarish uchun, ayniqsa, mavjud spektrni boshqarish va undan samarali foydalanishda jiddiy texnik qiyinchiliklarni yengib o'tish kerak.
Ushbu muammoni hal qilishda inqilobiy yutuq qo'llanildi: substratsiz kremniy platformasida yaratilgan birinchi ultra keng polosali integratsiyalashgan terahersli polyarizatsiya (de)multipleksor.
Ushbu innovatsion dizayn subterahers J diapazoniga (220-330 gigagerts) qaratilgan va aloqani 6G va undan yuqori darajalarga o'zgartirishga qaratilgan. Qurilma ma'lumotlar yo'qotish tezligini past darajada saqlab qolgan holda, ma'lumotlar sig'imini samarali ravishda ikki baravar oshiradi, bu esa samarali va ishonchli yuqori tezlikdagi simsiz tarmoqlar uchun yo'l ochib beradi.
Ushbu muhim bosqich ortidagi jamoa tarkibiga Adelaida universitetining Elektrotexnika va mexanika muhandisligi maktabidan professor Withawat Withayachumnankul, hozirda Osaka universitetida doktoranturadan keyingi tadqiqotchi doktor Veyjie Gao va professor Masayuki Fujita kiradi.
Professor Withayachumnankul shunday dedi: "Taklif qilingan polyarizatsiya multipleksori bir vaqtning o'zida bir nechta ma'lumot oqimlarini bir xil chastota diapazonida uzatish imkonini beradi va ma'lumotlar sig'imini samarali ravishda ikki baravar oshiradi." Qurilma tomonidan erishilgan nisbiy o'tkazish qobiliyati har qanday chastota diapazonida misli ko'rilmagan darajada yuqori, bu integratsiyalashgan multipleksorlar uchun sezilarli sakrashni anglatadi.
Polarizatsiya multipleksorlari zamonaviy aloqada juda muhimdir, chunki ular bir nechta signallarning bir xil chastota diapazonini ulashishiga imkon beradi va kanal sig'imini sezilarli darajada oshiradi.
Yangi qurilma bunga konussimon yo'nalishli ulagichlar va anizotrop samarali muhit qoplamasidan foydalanish orqali erishiladi. Ushbu komponentlar polyarizatsiya ikki tomonlama sinishini kuchaytiradi, natijada yuqori polyarizatsiya yo'qolish nisbati (PER) va keng o'tkazish qobiliyati - samarali terahers aloqa tizimlarining asosiy xususiyatlariga olib keladi.
Murakkab va chastotaga bog'liq assimetrik to'lqin yo'riqnomalariga tayanadigan an'anaviy dizaynlardan farqli o'laroq, yangi multipleksorda chastotaga ozgina bog'liqlik bilan anizotrop qoplama qo'llaniladi. Ushbu yondashuv konussimon ulagichlar tomonidan taqdim etilgan keng o'tkazish qobiliyatidan to'liq foydalanadi.
Natijada, kasrli o'tkazish qobiliyati 40% ga yaqin, o'rtacha PER 20 dB dan oshadi va minimal kiritish yo'qotilishi taxminan 1 dB ni tashkil qiladi. Ushbu ishlash ko'rsatkichlari ko'pincha tor o'tkazish qobiliyati va yuqori yo'qotishlardan aziyat chekadigan mavjud optik va mikroto'lqinli dizaynlarning ko'rsatkichlaridan ancha yuqori.
Tadqiqot guruhining ishi nafaqat terahers tizimlarining samaradorligini oshiradi, balki simsiz aloqada yangi davr uchun ham zamin yaratadi. Doktor Gao ta'kidlaganidek, "Ushbu innovatsiya terahers aloqasining salohiyatini ochishda asosiy omil hisoblanadi". Ilovalar yuqori aniqlikdagi video oqim, kengaytirilgan reallik va 6G kabi keyingi avlod mobil tarmoqlarini o'z ichiga oladi.
To'rtburchak metall to'lqin yo'riqnomalariga asoslangan ortogonal rejim o'tkazgichlari (OMT) kabi an'anaviy terahers polyarizatsiyasini boshqarish yechimlari sezilarli cheklovlarga duch kelmoqda. Metall to'lqin yo'riqnomalari yuqori chastotalarda o'rtacha yo'qotishlarni boshdan kechiradi va ularni ishlab chiqarish jarayonlari qat'iy geometrik talablar tufayli murakkabdir.
Optik polyarizatsiya multipleksorlari, jumladan, Mach-Zehnder interferometrlari yoki fotonik kristallardan foydalanadiganlar, yaxshiroq integratsiyalashuv va pastroq yo'qotishlarni taklif qiladi, lekin ko'pincha o'tkazish qobiliyati, ixchamlik va ishlab chiqarish murakkabligi o'rtasida murosaga kelishni talab qiladi.
Yo'nalishli ulagichlar optik tizimlarda keng qo'llaniladi va ixcham o'lcham va yuqori PER ga erishish uchun kuchli polyarizatsiya ikki tomonlama sinishini talab qiladi. Biroq, ular tor o'tkazish qobiliyati va ishlab chiqarish tolerantliklariga sezgirligi bilan cheklangan.
Yangi multipleksor konussimon yo'nalishli ulagichlar va samarali muhit qoplamasining afzalliklarini birlashtirib, ushbu cheklovlarni bartaraf etadi. Anizotrop qoplama sezilarli ikki tomonlama sinishni namoyish etadi, bu esa keng o'tkazish qobiliyatida yuqori PER ni ta'minlaydi. Ushbu dizayn printsipi an'anaviy usullardan chetga chiqishni anglatadi va terahers integratsiyasi uchun kengaytiriladigan va amaliy yechimni taqdim etadi.
Multipleksorning eksperimental tekshiruvi uning ajoyib ishlashini tasdiqladi. Qurilma 225-330 gigagertsli diapazonda samarali ishlaydi, PER ni 20 dB dan yuqori darajada ushlab turganda, 37,8% gacha bo'lgan kasrli o'tkazish qobiliyatiga erishadi. Uning ixcham o'lchamlari va standart ishlab chiqarish jarayonlari bilan mosligi uni ommaviy ishlab chiqarishga moslashtiradi.
Doktor Gao shunday dedi: "Ushbu innovatsiya nafaqat terahers aloqa tizimlarining samaradorligini oshiradi, balki yanada kuchli va ishonchli yuqori tezlikdagi simsiz tarmoqlar uchun ham yo'l ochadi".
Ushbu texnologiyaning potentsial qo'llanilishi aloqa tizimlaridan tashqariga ham chiqadi. Spektrdan foydalanishni yaxshilash orqali multipleksor radar, tasvirlash va narsalar interneti kabi sohalarda yutuqlarga erishishi mumkin. "O'n yil ichida biz ushbu terahers texnologiyalari turli sohalarda keng qo'llanilishini va integratsiyalashuvini kutmoqdamiz", dedi professor Withayachumnankul.
Multipleksor, shuningdek, jamoa tomonidan ilgari ishlab chiqilgan nurlanishni shakllantirish qurilmalari bilan uzluksiz integratsiya qilinishi mumkin, bu esa yagona platformada ilg'or aloqa funksiyalarini ta'minlaydi. Ushbu moslik samarali o'rta qoplamali dielektrik to'lqin yo'riqnomasi platformasining ko'p qirraliligi va kengaytirilishini ta'kidlaydi.
Jamoa tadqiqot natijalari Laser & Photonic Reviews jurnalida chop etildi va ularning fotonik terahers texnologiyasini rivojlantirishdagi ahamiyatini ta'kidladi. Professor Fujita shunday dedi: "Muhim texnik to'siqlarni yengib o'tish orqali ushbu innovatsiya sohaga qiziqish va tadqiqot faoliyatini rag'batlantirishi kutilmoqda".
Tadqiqotchilarning taxmin qilishicha, ularning ishi kelgusi yillarda yangi qo'llanmalar va keyingi texnologik yaxshilanishlarga ilhomlantiradi, natijada tijorat prototiplari va mahsulotlariga olib keladi.
Ushbu multipleksor terahers aloqasining salohiyatini ochishda muhim qadamni anglatadi. U misli ko'rilmagan ishlash ko'rsatkichlari bilan integratsiyalashgan terahers qurilmalari uchun yangi standartni o'rnatadi.
Yuqori tezlikdagi va yuqori sig'imli aloqa tarmoqlariga talab ortib borayotganligi sababli, bunday innovatsiyalar simsiz texnologiyalar kelajagini shakllantirishda hal qiluvchi rol o'ynaydi.
Nashr vaqti: 2024-yil 16-dekabr