Фото: canva
Новая конструкция сверхмалого кремниевого чипа, называемого мультиплексором, будет эффективно управлять терагерцовыми волнами, которые являются ключевыми для следующего поколения коммуникаций — 6G и выше.
Исследователи из Университета Осаки, Япония, и Университета Аделаиды, Австралия, работали вместе над созданием нового мультиплексора из чистого кремния для связи в терагерцовом диапазоне в диапазоне 300 ГГц.
«Чтобы контролировать большую спектральную полосу частот терагерцовых волн, мультиплексор, который используется для разделения и объединения сигналов, имеет решающее значение для разделения информации на управляемые фрагменты, которые могут быть более легко обработаны и поэтому могут быстрее передаваться с одного устройства на другой », — сказал доцент Витават Витаячумнанкул из Школы электротехники и электроники Аделаидского университета.
До сих пор не были разработаны компактные и практичные мультиплексоры для терагерцового диапазона. Новые терагерцовые мультиплексоры, которые экономичны в производстве, будут чрезвычайно полезны для сверхширокополосной беспроводной связи.
«Форма чипов, которые мы разработали, является ключом к объединению и разделению каналов, чтобы можно было быстрее обрабатывать больше данных. Простота — это ее красота».
Люди во всем мире все чаще используют мобильные устройства для доступа в интернет, и количество подключенных устройств растет в геометрической прогрессии. Скоро машины будут взаимодействовать друг с другом в интернете вещей, что потребует еще более мощных беспроводных сетей, способных быстро передавать большие объемы данных.
Волны терагерцового диапазона — это часть электромагнитного спектра, имеющая необработанную спектральную полосу пропускания, которая намного шире, чем у традиционной беспроводной связи, которая основана на микроволнах. Команда разработала сверхкомпактные и эффективные мультиплексоры терагерцового диапазона благодаря новому процессу оптического туннелирования.
«Типичный четырехканальный оптический мультиплексор может охватывать более 2000 длин волн. Это будет около двух метров в длину в диапазоне 300 ГГц », — сказал доктор Дэниел Хедленд из Университета Осаки, ведущий автор исследования. «Наше устройство имеет всего 25 длин волн в поперечнике, что позволяет значительно уменьшить размер в 6000 раз».
Новый мультиплексор покрывает спектральную полосу пропускания, которая более чем в 30 раз превышает общий спектр, выделенный в Японии для 4G/LTE, самой быстрой мобильной технологии, доступной в настоящее время, и 5G, следующего поколения, вместе взятых. Поскольку полоса пропускания связана со скоростью передачи данных, с новым мультиплексором возможна сверхвысокоскоростная цифровая передача.
«Наш четырехканальный мультиплексор потенциально может поддерживать совокупную скорость передачи данных 48 гигабит в секунду (Гбит/с), что эквивалентно скорости передачи несжатого видео сверхвысокой четкости 8K в режиме реального времени», — сказал доцент Масаюки Фудзита, руководитель группы из Осаки. Университет. «Чтобы сделать всю систему портативной, мы планируем интегрировать этот мультиплексор с резонансно-туннельными диодами, чтобы получить компактные многоканальные приемопередатчики терагерцового диапазона».
Схема модуляции, использованная в исследовании команды, была довольно простой; Мощность терагерцового диапазона просто включалась и выключалась для передачи двоичных данных. Доступны более продвинутые методы, которые могут сжимать даже более высокие скорости передачи данных до 1 терабит/сек при заданном выделении полосы пропускания.
«Новый мультиплексор может производиться серийно, как и компьютерные чипы, но намного проще. Возможно столь крупномасштабное проникновение на рынок », — сказал профессор Тадао Нагацума из Университета Осаки. «Это позволит использовать приложения в 6G и выше, а также Интернет вещей и связь с низкой вероятностью перехвата между компактными самолетами, такими как автономные дроны».
Это исследование основано на работе команды в 2020 году, когда она создала кремниевую микрофотонику без подложек и металлов для эффективных интегрированных терагерцовых устройств. Это нововведение открыло путь к преобразованию существующих нанофотонных мультиплексоров в терагерцовую область.
Источник: SciTechDaily
Перевод: Айнур Искакова
