Mae math newydd o amlblecsydd terahertz wedi dyblu capasiti data ac wedi gwella cyfathrebu 6G yn sylweddol gyda lled band digynsail a cholled data isel.
Mae ymchwilwyr wedi cyflwyno amlblecsydd terahertz band eang iawn sy'n dyblu capasiti data ac yn dod â datblygiadau chwyldroadol i 6G a thu hwnt. (Ffynhonnell y ddelwedd: Getty Images)
Mae cyfathrebu diwifr y genhedlaeth nesaf, a gynrychiolir gan dechnoleg terahertz, yn addo chwyldroi trosglwyddo data.
Mae'r systemau hyn yn gweithredu ar amleddau terahertz, gan gynnig lled band heb ei ail ar gyfer trosglwyddo data a chyfathrebu cyflym iawn. Fodd bynnag, er mwyn gwireddu'r potensial hwn yn llawn, rhaid goresgyn heriau technegol sylweddol, yn enwedig wrth reoli a defnyddio'r sbectrwm sydd ar gael yn effeithiol.
Mae datblygiad arloesol wedi mynd i'r afael â'r her hon: yr amlblecsydd polareiddio (dad) terahertz integredig band eang iawn cyntaf wedi'i wireddu ar blatfform silicon heb swbstrad.
Mae'r dyluniad arloesol hwn yn targedu'r band J is-terahertz (220-330 GHz) ac yn anelu at drawsnewid cyfathrebu ar gyfer 6G a thu hwnt. Mae'r ddyfais yn dyblu capasiti data yn effeithiol wrth gynnal cyfradd colli data isel, gan baratoi'r ffordd ar gyfer rhwydweithiau diwifr cyflym effeithlon a dibynadwy.
Mae'r tîm y tu ôl i'r garreg filltir hon yn cynnwys yr Athro Withawat Withayachumnankul o Ysgol Peirianneg Drydanol a Mecanyddol Prifysgol Adelaide, Dr. Weijie Gao, sydd bellach yn ymchwilydd ôl-ddoethurol ym Mhrifysgol Osaka, a'r Athro Masayuki Fujita.
Dywedodd yr Athro Withayachumnankul, "Mae'r amlblecsydd polareiddio arfaethedig yn caniatáu i nifer o ffrydiau data gael eu trosglwyddo ar yr un pryd o fewn yr un band amledd, gan ddyblu capasiti data yn effeithiol." Mae'r lled band cymharol a gyflawnir gan y ddyfais yn ddigynsail ar draws unrhyw ystod amledd, gan gynrychioli naid sylweddol ar gyfer amlblecswyr integredig.
Mae amlblecswyr polareiddio yn hanfodol mewn cyfathrebu modern gan eu bod yn galluogi signalau lluosog i rannu'r un band amledd, gan wella capasiti sianel yn sylweddol.
Mae'r ddyfais newydd yn cyflawni hyn drwy ddefnyddio cyplyddion cyfeiriadol conigol a chladin cyfrwng effeithiol anisotropig. Mae'r cydrannau hyn yn gwella deublygrwydd polareiddio, gan arwain at gymhareb difodiant polareiddio (PER) uchel a lled band eang - nodweddion allweddol systemau cyfathrebu terahertz effeithlon.
Yn wahanol i ddyluniadau traddodiadol sy'n dibynnu ar dywysyddion tonnau anghymesur cymhleth ac sy'n ddibynnol ar amledd, mae'r amlblecsydd newydd yn defnyddio cladin anisotropig gyda dim ond dibyniaeth fach ar amledd. Mae'r dull hwn yn manteisio'n llawn ar y lled band helaeth a ddarperir gan y cyplyddion conigol.
Y canlyniad yw lled band ffracsiynol sy'n agos at 40%, PER cyfartalog sy'n fwy na 20 dB, a cholled mewnosod lleiaf o tua 1 dB. Mae'r metrigau perfformiad hyn ymhell yn rhagori ar rai dyluniadau optegol a microdon presennol, sy'n aml yn dioddef o led band cul a cholled uchel.
Mae gwaith y tîm ymchwil nid yn unig yn gwella effeithlonrwydd systemau terahertz ond mae hefyd yn gosod y sylfaen ar gyfer oes newydd mewn cyfathrebu diwifr. Nododd Dr. Gao, "Mae'r arloesedd hwn yn ffactor allweddol wrth ddatgloi potensial cyfathrebu terahertz." Mae cymwysiadau'n cynnwys ffrydio fideo diffiniad uchel, realiti estynedig, a rhwydweithiau symudol y genhedlaeth nesaf fel 6G.
Mae atebion rheoli polareiddio terahertz traddodiadol, fel trawsddygiaduron modd orthogonal (OMTs) yn seiliedig ar donddyfeisiau metel petryalog, yn wynebu cyfyngiadau sylweddol. Mae tonddyfeisiau metel yn profi colledion ohmig cynyddol ar amleddau uwch, ac mae eu prosesau gweithgynhyrchu yn gymhleth oherwydd gofynion geometrig llym.
Mae amlblecswyr polareiddio optegol, gan gynnwys y rhai sy'n defnyddio interferomedrau Mach-Zehnder neu grisialau ffotonig, yn cynnig integreiddiad gwell a chollfeydd is ond yn aml mae angen cyfaddawdau rhwng lled band, crynoder a chymhlethdod gweithgynhyrchu.
Defnyddir cyplyddion cyfeiriadol yn helaeth mewn systemau optegol ac mae angen plygiant deuol polareiddio cryf arnynt i gyflawni maint cryno a PER uchel. Fodd bynnag, maent wedi'u cyfyngu gan led band cul a sensitifrwydd i oddefiadau gweithgynhyrchu.
Mae'r amlblecsydd newydd yn cyfuno manteision cyplyddion cyfeiriadol conigol a chladin cyfrwng effeithiol, gan oresgyn y cyfyngiadau hyn. Mae'r cladin anisotropig yn arddangos dwy-blygiant sylweddol, gan sicrhau PER uchel ar draws lled band eang. Mae'r egwyddor ddylunio hon yn nodi gwyriad o ddulliau traddodiadol, gan ddarparu ateb graddadwy ac ymarferol ar gyfer integreiddio terahertz.
Cadarnhaodd dilysu arbrofol y amlblecsydd ei berfformiad eithriadol. Mae'r ddyfais yn gweithredu'n effeithlon yn yr ystod 225-330 GHz, gan gyflawni lled band ffracsiynol o 37.8% wrth gynnal PER uwchlaw 20 dB. Mae ei faint cryno a'i gydnawsedd â phrosesau gweithgynhyrchu safonol yn ei gwneud yn addas ar gyfer cynhyrchu màs.
Dywedodd Dr. Gao, "Nid yn unig y mae'r arloesedd hwn yn gwella effeithlonrwydd systemau cyfathrebu terahertz ond mae hefyd yn paratoi'r ffordd ar gyfer rhwydweithiau diwifr cyflym mwy pwerus a dibynadwy."
Mae cymwysiadau posibl y dechnoleg hon yn ymestyn y tu hwnt i systemau cyfathrebu. Drwy wella'r defnydd o sbectrwm, gall yr amlblecsydd sbarduno datblygiadau mewn meysydd fel radar, delweddu, a Rhyngrwyd Pethau. "O fewn degawd, rydym yn disgwyl i'r technolegau terahertz hyn gael eu mabwysiadu'n eang a'u hintegreiddio ar draws amrywiol ddiwydiannau," meddai'r Athro Withayachumnankul.
Gellir integreiddio'r amlblecsydd yn ddi-dor hefyd â dyfeisiau ffurfio trawstiau cynharach a ddatblygwyd gan y tîm, gan alluogi swyddogaethau cyfathrebu uwch ar blatfform unedig. Mae'r cydnawsedd hwn yn tynnu sylw at hyblygrwydd a graddadwyedd y platfform tondywysydd dielectrig â chlad canolig effeithiol.
Mae canfyddiadau ymchwil y tîm wedi cael eu cyhoeddi yn y cyfnodolyn Laser & Photonic Reviews, gan bwysleisio eu harwyddocâd wrth ddatblygu technoleg terahertz ffotonig. Nododd yr Athro Fujita, "Drwy oresgyn rhwystrau technegol hollbwysig, disgwylir i'r arloesedd hwn ysgogi diddordeb a gweithgaredd ymchwil yn y maes."
Mae'r ymchwilwyr yn rhagweld y bydd eu gwaith yn ysbrydoli cymwysiadau newydd a gwelliannau technolegol pellach yn y blynyddoedd i ddod, gan arwain yn y pen draw at brototeipiau a chynhyrchion masnachol.
Mae'r amlblecsydd hwn yn cynrychioli cam sylweddol ymlaen wrth ddatgloi potensial cyfathrebu terahertz. Mae'n gosod safon newydd ar gyfer dyfeisiau terahertz integredig gyda'i fetrigau perfformiad digynsail.
Wrth i'r galw am rwydweithiau cyfathrebu cyflym a chynhwysedd uchel barhau i dyfu, bydd arloesiadau o'r fath yn chwarae rhan hanfodol wrth lunio dyfodol technoleg ddiwifr.
Amser postio: 16 Rhagfyr 2024