ข่าวสารอุตสาหกรรม: การสื่อสารแบบ 6G ประสบความสำเร็จอย่างก้าวกระโดดครั้งใหม่!

ศาสตราจารย์วิทยาชำนาญกุล กล่าวว่า "มัลติเพล็กเซอร์โพลาไรเซชันที่เสนอนี้ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลหลายสตรีมพร้อมกันได้ภายในย่านความถี่เดียวกัน ส่งผลให้ความจุข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า" แบนด์วิดท์สัมพันธ์ที่อุปกรณ์นี้ทำได้นั้นไม่เคยมีมาก่อนในทุกช่วงความถี่ ซึ่งถือเป็นการก้าวกระโดดที่สำคัญสำหรับมัลติเพล็กเซอร์แบบบูรณาการ

มัลติเพล็กเซอร์โพลาไรเซชันมีความจำเป็นในระบบสื่อสารสมัยใหม่ เนื่องจากช่วยให้สัญญาณหลายสัญญาณสามารถแบ่งปันย่านความถี่เดียวกันได้ ซึ่งช่วยเพิ่มความจุของช่องสัญญาณได้อย่างมาก

อุปกรณ์ใหม่นี้ทำได้โดยใช้ตัวเชื่อมทิศทางทรงกรวยและปลอกหุ้มตัวกลางที่มีประสิทธิภาพแบบแอนไอโซทรอปิก ส่วนประกอบเหล่านี้ช่วยเพิ่มการหักเหของสัญญาณแบบโพลาไรเซชันแบบคู่กัน ส่งผลให้มีอัตราส่วนการสูญเสียสัญญาณโพลาไรเซชัน (PER) สูงและแบนด์วิดท์กว้าง ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของระบบสื่อสารเทราเฮิรตซ์ที่มีประสิทธิภาพ

ต่างจากการออกแบบแบบดั้งเดิมที่พึ่งพาท่อนำคลื่นแบบไม่สมมาตรที่ซับซ้อนและขึ้นอยู่กับความถี่ มัลติเพล็กเซอร์ใหม่ใช้การหุ้มแบบแอนไอโซทรอปิกโดยขึ้นอยู่กับความถี่เพียงเล็กน้อย วิธีนี้ใช้แบนด์วิดท์ที่เพียงพอซึ่งได้รับจากตัวเชื่อมต่อทรงกรวยได้อย่างเต็มที่

ผลลัพธ์คือแบนด์วิดท์เศษส่วนที่ใกล้เคียงกับ 40% PER เฉลี่ยเกิน 20 dB และการสูญเสียการแทรกขั้นต่ำประมาณ 1 dB เมตริกประสิทธิภาพเหล่านี้เหนือกว่าการออกแบบออปติคัลและไมโครเวฟที่มีอยู่มาก ซึ่งมักประสบปัญหาแบนด์วิดท์แคบและการสูญเสียสูง

งานของทีมวิจัยไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบเทราเฮิรตซ์เท่านั้น แต่ยังช่วยวางรากฐานสำหรับยุคใหม่ของการสื่อสารไร้สายอีกด้วย ดร.เกา กล่าวว่า "นวัตกรรมนี้เป็นแรงผลักดันสำคัญในการปลดล็อกศักยภาพของการสื่อสารเทราเฮิรตซ์" การประยุกต์ใช้งานได้แก่ การสตรีมวิดีโอความละเอียดสูง ความจริงเสริม และเครือข่ายมือถือรุ่นต่อไป เช่น 6G

โซลูชันการจัดการโพลาไรเซชันเทราเฮิรตซ์แบบดั้งเดิม เช่น ทรานสดิวเซอร์โหมดออร์โธโกนัล (OMT) ที่ใช้ท่อนำคลื่นโลหะทรงสี่เหลี่ยม เผชิญกับข้อจำกัดที่สำคัญ ท่อนำคลื่นโลหะจะสูญเสียโอห์มเพิ่มขึ้นที่ความถี่ที่สูงขึ้น และกระบวนการผลิตมีความซับซ้อนเนื่องจากข้อกำหนดทางเรขาคณิตที่เข้มงวด

มัลติเพล็กเซอร์โพลาไรเซชันแบบออปติคัล รวมถึงมัลติเพล็กเซอร์ที่ใช้อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ Mach-Zehnder หรือคริสตัลโฟโตนิกส์ ให้การบูรณาการที่ดีกว่าและการสูญเสียที่ต่ำกว่า แต่บ่อยครั้งที่ต้องแลกมาด้วยแบนด์วิดท์ ความกะทัดรัด และความซับซ้อนในการผลิต

ตัวเชื่อมต่อทิศทางใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบออปติกและต้องการการหักเหแสงแบบโพลาไรเซชันที่แข็งแกร่งเพื่อให้ได้ขนาดกะทัดรัดและ PER สูง อย่างไรก็ตาม ตัวเชื่อมต่อทิศทางถูกจำกัดด้วยแบนด์วิดท์ที่แคบและความไวต่อความคลาดเคลื่อนของการผลิต

มัลติเพล็กเซอร์ใหม่นี้ผสานข้อดีของตัวต่อทิศทางทรงกรวยและตัวหุ้มตัวกลางที่มีประสิทธิภาพเข้าด้วยกัน จึงเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ได้ ตัวหุ้มแบบแอนไอโซทรอปิกแสดงการหักเหของแสงแบบคู่กันอย่างมีนัยสำคัญ ช่วยให้มีค่า PER สูงในแบนด์วิดท์กว้าง หลักการออกแบบนี้ถือเป็นการก้าวข้ามจากวิธีการดั้งเดิม โดยให้โซลูชันที่ปรับขนาดได้และใช้งานได้จริงสำหรับการผสานรวมเทราเฮิรตซ์

การตรวจสอบโดยการทดลองของมัลติเพล็กเซอร์ได้ยืนยันถึงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม อุปกรณ์นี้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในช่วงความถี่ 225-330 GHz โดยบรรลุแบนด์วิดท์เศษส่วนที่ 37.8% ในขณะที่รักษา PER ไว้สูงกว่า 20 dB ขนาดกะทัดรัดและความเข้ากันได้กับกระบวนการผลิตมาตรฐานทำให้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก

ดร.เกา กล่าวว่า "นวัตกรรมนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบการสื่อสารเทราเฮิร์ตซ์เท่านั้น แต่ยังช่วยปูทางไปสู่เครือข่ายไร้สายความเร็วสูงที่ทรงพลังและเชื่อถือได้มากยิ่งขึ้นอีกด้วย"

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้จะมีขอบเขตกว้างไกลเกินกว่าระบบการสื่อสาร โดยการปรับปรุงการใช้สเปกตรัม มัลติเพล็กเซอร์สามารถขับเคลื่อนความก้าวหน้าในสาขาต่างๆ เช่น เรดาร์ การถ่ายภาพ และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง "ภายในหนึ่งทศวรรษ เราคาดว่าเทคโนโลยีเทราเฮิรตซ์เหล่านี้จะได้รับการนำมาใช้และบูรณาการอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ" ศาสตราจารย์วิทยาชำนาญกุลกล่าว

นอกจากนี้ มัลติเพล็กเซอร์ยังสามารถผสานรวมเข้ากับอุปกรณ์สร้างลำแสงรุ่นก่อนๆ ที่พัฒนาโดยทีมงานได้อย่างราบรื่น ช่วยให้สามารถใช้งานฟังก์ชันการสื่อสารขั้นสูงบนแพลตฟอร์มรวมศูนย์ได้ ความเข้ากันได้นี้เน้นย้ำถึงความคล่องตัวและความสามารถในการปรับขนาดของแพลตฟอร์มท่อนำคลื่นไฟฟ้าหุ้มกลางที่มีประสิทธิภาพ

ผลการวิจัยของทีมวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Laser & Photonic Reviews โดยเน้นย้ำถึงความสำคัญของผลการวิจัยในการพัฒนาเทคโนโลยีเทราเฮิรตซ์โฟโตนิก ศาสตราจารย์ฟูจิตะกล่าวว่า "การเอาชนะอุปสรรคทางเทคนิคที่สำคัญ นวัตกรรมนี้คาดว่าจะช่วยกระตุ้นความสนใจและกิจกรรมการวิจัยในสาขานี้"

นักวิจัยคาดหวังว่างานของพวกเขาจะสร้างแรงบันดาลใจให้เกิดการใช้งานใหม่ๆ และการปรับปรุงทางเทคโนโลยีเพิ่มเติมในปีต่อๆ ไป ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่ต้นแบบและผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์

มัลติเพล็กเซอร์นี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการปลดล็อกศักยภาพของการสื่อสารเทราเฮิรตซ์ โดยกำหนดมาตรฐานใหม่สำหรับอุปกรณ์เทราเฮิรตซ์แบบบูรณาการด้วยมาตรวัดประสิทธิภาพที่ไม่เคยมีมาก่อน

เนื่องจากความต้องการเครือข่ายการสื่อสารความเร็วสูงและความจุสูงยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง นวัตกรรมดังกล่าวจึงมีบทบาทสำคัญในการกำหนดอนาคตของเทคโนโลยีไร้สาย