Terahertz Multiplexer รูปแบบใหม่มีความสามารถเป็นสองเท่าของความจุข้อมูลและปรับปรุงการสื่อสาร 6G อย่างมีนัยสำคัญกับแบนด์วิดท์ที่ไม่เคยมีมาก่อนและการสูญเสียข้อมูลต่ำ
นักวิจัยได้เปิดตัว Terahertz Multiplexer วงกว้างที่มีความสามารถเป็นสองเท่าและนำความก้าวหน้าของการปฏิวัติมาสู่ 6G ขึ้นไป (แหล่งที่มาของภาพ: Getty Images)
การสื่อสารไร้สายรุ่นต่อไปซึ่งแสดงโดยเทคโนโลยี Terahertz สัญญาว่าจะปฏิวัติการส่งข้อมูล
ระบบเหล่านี้ทำงานที่ความถี่ Terahertz นำเสนอแบนด์วิดท์ที่ไม่มีใครเทียบสำหรับการส่งข้อมูลและการสื่อสารที่รวดเร็วเป็นพิเศษ อย่างไรก็ตามเพื่อให้ตระหนักถึงความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญนี้อย่างเต็มที่จะต้องเอาชนะโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจัดการและใช้สเปกตรัมที่มีอยู่อย่างมีประสิทธิภาพ
ความก้าวหน้าที่ก้าวล้ำได้กล่าวถึงความท้าทายนี้: Terahertz Polarization (DE) Multiplexer รวมตัวกันเป็นครั้งแรกที่เกิดขึ้นบนแพลตฟอร์มซิลิกอนที่ปราศจากสารตั้งต้น
การออกแบบที่เป็นนวัตกรรมนี้มีเป้าหมายไปที่ Sub-Terahertz J Band (220-330 GHz) และมีจุดมุ่งหมายเพื่อเปลี่ยนการสื่อสารเป็นเวลา 6 กรัมขึ้นไป อุปกรณ์ดังกล่าวเพิ่มความสามารถของข้อมูลเป็นสองเท่าในขณะที่ยังคงอัตราการสูญเสียข้อมูลต่ำปูทางสำหรับเครือข่ายไร้สายความเร็วสูงที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้
ทีมที่อยู่เบื้องหลังความสำเร็จครั้งนี้รวมถึงศาสตราจารย์ Withawat Withayachumnankul จากโรงเรียนวิศวกรรมไฟฟ้าและเครื่องกลของมหาวิทยาลัยแอดิเลด, ดร. Weijie Gao ซึ่งปัจจุบันเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยโอซาก้าและศาสตราจารย์มายากิฟูจิตะ
ศาสตราจารย์ Withayachumnankul กล่าวว่า "โพลาไรเซชันมัลติเพล็กเซอร์ที่เสนอช่วยให้สตรีมข้อมูลหลายตัวสามารถส่งไปพร้อมกันภายในแถบความถี่เดียวกันเพิ่มความสามารถของข้อมูลเป็นสองเท่าได้อย่างมีประสิทธิภาพ" แบนด์วิดธ์สัมพัทธ์ที่ทำได้โดยอุปกรณ์นั้นไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในช่วงความถี่ใด ๆ
โพลาไรเซชันมัลติเพล็กเซอร์มีความสำคัญในการสื่อสารที่ทันสมัยเนื่องจากพวกเขาเปิดใช้งานสัญญาณหลายสัญญาณเพื่อแบ่งปันแถบความถี่เดียวกันเพิ่มความจุของช่องสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญ
อุปกรณ์ใหม่ประสบความสำเร็จโดยการใช้ couplers ทิศทางรูปกรวยและการหุ้มสื่อกลางที่มีประสิทธิภาพ anisotropic ส่วนประกอบเหล่านี้ช่วยเพิ่มการโพลาไรเซชัน birefringence ส่งผลให้อัตราส่วนการสูญพันธุ์ของโพลาไรเซชันสูง (PER) และแบนด์วิดท์กว้าง - ลักษณะสำคัญของระบบการสื่อสาร Terahertz ที่มีประสิทธิภาพ
ซึ่งแตกต่างจากการออกแบบแบบดั้งเดิมที่ขึ้นอยู่กับท่อนำคลื่นอสมมาตรที่ซับซ้อนและขึ้นอยู่กับความถี่ Multiplexer ใหม่ใช้การหุ้มแบบ anisotropic ด้วยการพึ่งพาความถี่เพียงเล็กน้อย วิธีการนี้ใช้ประโยชน์จากแบนด์วิดท์ที่เพียงพอที่จัดทำโดย couplers รูปกรวย
ผลที่ได้คือแบนด์วิดท์เศษส่วนใกล้เคียงกับ 40%โดยเฉลี่ยต่อเกิน 20 เดซิเบลและการสูญเสียการแทรกขั้นต่ำประมาณ 1 เดซิเบล ตัวชี้วัดประสิทธิภาพเหล่านี้ไกลเกินกว่าการออกแบบออปติคัลและไมโครเวฟที่มีอยู่ซึ่งมักจะประสบกับแบนด์วิดท์แคบและการสูญเสียสูง
งานของทีมวิจัยไม่เพียง แต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ Terahertz แต่ยังวางรากฐานสำหรับยุคใหม่ในการสื่อสารไร้สาย ดร. Gao กล่าวว่า "นวัตกรรมนี้เป็นตัวขับเคลื่อนหลักในการปลดล็อกศักยภาพของการสื่อสาร Terahertz" แอปพลิเคชันรวมถึงการสตรีมวิดีโอความละเอียดสูงความเป็นจริงยิ่งและเครือข่ายมือถือรุ่นต่อไปเช่น 6G
โซลูชันการจัดการโพลาไรเซชันแบบดั้งเดิมของ Terahertz เช่นทรานสดิวเซอร์โหมด orthogonal (OMTs) บนพื้นฐานของท่อนำคลื่นโลหะสี่เหลี่ยมจัตุรัสเผชิญกับข้อ จำกัด ที่สำคัญ ประสบการณ์ของท่อนำคลื่นโลหะเพิ่มการสูญเสียของโอห์มมิกที่ความถี่ที่สูงขึ้นและกระบวนการผลิตของพวกเขามีความซับซ้อนเนื่องจากข้อกำหนดทางเรขาคณิตที่เข้มงวด
มัลติเพล็กเซอร์โพลาไรเซชันแบบออพติคอลรวมถึงผู้ที่ใช้เครื่องวัดอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ Mach-Zehnder หรือผลึกโทนิคมีการรวมกันที่ดีขึ้นและการสูญเสียที่ลดลง แต่มักจะต้องแลกเปลี่ยนระหว่างแบนด์วิดท์, การกะทัดรัดและความซับซ้อนในการผลิต
couplers ทิศทางถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบออพติคอลและต้องการโพลาไรเซชันที่แข็งแกร่ง birefringence เพื่อให้ได้ขนาดกะทัดรัดและสูงต่อ อย่างไรก็ตามพวกเขาถูก จำกัด ด้วยแบนด์วิดท์แคบและความไวต่อความคลาดเคลื่อนของการผลิต
มัลติเพล็กเซอร์ใหม่รวมข้อดีของข้อต่อทิศทางรูปกรวยและการหุ้มสื่อกลางที่มีประสิทธิภาพเอาชนะข้อ จำกัด เหล่านี้ การหุ้มแบบ anisotropic แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของ birefringence เพื่อให้มั่นใจว่ามีความสูงต่อแบนด์วิดท์กว้าง หลักการออกแบบนี้นับเป็นการออกไปจากวิธีการดั้งเดิมซึ่งเป็นโซลูชันที่ปรับขนาดได้และใช้งานได้จริงสำหรับการรวม Terahertz
การตรวจสอบความถูกต้องของมัลติเพล็กเซอร์ยืนยันประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม อุปกรณ์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วง 225-330 GHz ได้รับแบนด์วิดท์เศษส่วนที่ 37.8% ในขณะที่ยังคงรักษาต่อไป 20 เดซิเบล ขนาดที่กะทัดรัดและความเข้ากันได้กับกระบวนการผลิตมาตรฐานทำให้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก
ดร. Gao กล่าวว่า "นวัตกรรมนี้ไม่เพียง แต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบการสื่อสาร Terahertz แต่ยังปูทางไปสู่เครือข่ายไร้สายความเร็วสูงที่ทรงพลังและเชื่อถือได้มากขึ้น"
แอพพลิเคชั่นที่มีศักยภาพของเทคโนโลยีนี้ขยายเกินระบบการสื่อสาร ด้วยการปรับปรุงการใช้งานสเปกตรัมมัลติเพล็กเซอร์สามารถผลักดันความก้าวหน้าในฟิลด์เช่นเรดาร์การถ่ายภาพและอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่าง ๆ “ ภายในหนึ่งทศวรรษเราคาดหวังว่าเทคโนโลยี Terahertz เหล่านี้จะได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางและบูรณาการในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ” ศาสตราจารย์ Withayachumnankul กล่าว
มัลติเพล็กเซอร์ยังสามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์ beamforming ก่อนหน้านี้ได้อย่างราบรื่นซึ่งพัฒนาโดยทีมงานทำให้สามารถใช้ฟังก์ชันการสื่อสารขั้นสูงบนแพลตฟอร์มแบบครบวงจร ความเข้ากันได้นี้เน้นความสามารถรอบตัวและความสามารถในการปรับขนาดของแพลตฟอร์มท่อนำคลื่นอิเล็กทริกขนาดกลางที่มีประสิทธิภาพ
ผลการวิจัยของทีมได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Laser & Photonic Reviews โดยเน้นความสำคัญของพวกเขาในการพัฒนาเทคโนโลยีโทนิค Terahertz ศาสตราจารย์ฟูจิตะกล่าวว่า "โดยการเอาชนะอุปสรรคทางเทคนิคที่สำคัญนวัตกรรมนี้คาดว่าจะกระตุ้นความสนใจและกิจกรรมการวิจัยในสาขานี้"
นักวิจัยคาดหวังว่างานของพวกเขาจะเป็นแรงบันดาลใจให้กับการใช้งานใหม่และการปรับปรุงเทคโนโลยีเพิ่มเติมในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าซึ่งนำไปสู่ต้นแบบและผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์
มัลติเพล็กเซอร์นี้แสดงถึงขั้นตอนที่สำคัญในการปลดล็อกศักยภาพของการสื่อสาร Terahertz มันกำหนดมาตรฐานใหม่สำหรับอุปกรณ์ Terahertz แบบบูรณาการด้วยตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน
เนื่องจากความต้องการเครือข่ายการสื่อสารความเร็วสูงและความจุสูงยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องนวัตกรรมดังกล่าวจะมีบทบาทสำคัญในการกำหนดอนาคตของเทคโนโลยีไร้สาย
เวลาโพสต์: 16 ธันวาคม 2567