Mae math newydd o amlblecsydd terahertz wedi dyblu gallu data ac wedi gwella cyfathrebu 6G yn sylweddol gyda lled band digynsail a cholli 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 delwedd: Getty Images)
Mae cyfathrebu diwifr cenhedlaeth 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 a chyfathrebu data cyflym iawn. Fodd bynnag, i wireddu'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: gwireddwyd y polareiddio terahertz integredig tra-band eang cyntaf ar lwyfan silicon di-swbstrad.
Mae'r dyluniad arloesol hwn yn targedu'r band J sub-terahertz (220-330 GHz) a'i nod yw trawsnewid 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 ffrydiau data lluosog gael eu trosglwyddo ar yr un pryd o fewn yr un band amledd, gan ddyblu capasiti data i bob pwrpas." Mae'r lled band cymharol a gyflawnir gan y ddyfais yn ddigynsail ar draws unrhyw ystod amledd, sy'n cynrychioli 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 gallu sianel yn sylweddol.
Mae'r ddyfais newydd yn cyflawni hyn trwy ddefnyddio cyplyddion cyfeiriadol conigol a chladin canolig effeithiol anisotropig. Mae'r cydrannau hyn yn gwella cylchedd polareiddio, gan arwain at gymhareb difodiant polareiddio uchel (PER) a lled band eang - nodweddion allweddol systemau cyfathrebu terahertz effeithlon.
Yn wahanol i ddyluniadau traddodiadol sy'n dibynnu ar dywysyddion tonnau anghymesur cymhleth sy'n dibynnu ar amlder, mae'r amlblecsydd newydd yn defnyddio cladin anisotropig gyda dibyniaeth fach yn unig 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 yn agos at 40%, PER cyfartalog sy'n fwy na 20 dB, ac isafswm colled mewnosod o tua 1 dB. Mae'r metrigau perfformiad hyn yn llawer uwch na'r rhai mewn 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 hefyd yn gosod y sylfaen ar gyfer cyfnod newydd mewn cyfathrebu diwifr. Nododd Dr Gao, "Mae'r arloesedd hwn yn yrrwr allweddol wrth ddatgloi potensial cyfathrebu terahertz." Ymhlith y cymwysiadau mae ffrydio fideo manylder uwch, realiti estynedig, a rhwydweithiau symudol cenhedlaeth nesaf fel 6G.
Mae atebion rheoli polareiddio terahertz traddodiadol, megis trawsddygwyr modd orthogonal (OMTs) yn seiliedig ar donfeddi metel hirsgwar, yn wynebu cyfyngiadau sylweddol. Mae tonnau 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 gwell integredd a cholledion is ond yn aml mae angen cyfaddawdu rhwng lled band, crynoder, a chymhlethdod gweithgynhyrchu.
Defnyddir cyplyddion cyfeiriadol yn eang mewn systemau optegol ac mae angen birfringence polareiddio cryf i gyflawni maint cryno a PER uchel. Fodd bynnag, maent wedi'u cyfyngu gan led band cul a sensitifrwydd i oddefiannau gweithgynhyrchu.
Mae'r amlblecsydd newydd yn cyfuno manteision cyplyddion cyfeiriadol conigol a chladin canolig effeithiol, gan oresgyn y cyfyngiadau hyn. Mae'r cladin anisotropig yn arddangos birfringence sylweddol, gan sicrhau PER uchel ar draws lled band eang. Mae'r egwyddor dylunio hon yn nodi gwyriad oddi wrth ddulliau traddodiadol, gan ddarparu ateb graddadwy ac ymarferol ar gyfer integreiddio terahertz.
Cadarnhaodd dilysiad arbrofol o'r 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% tra'n cynnal PER uwch na 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, "Mae'r arloesedd hwn nid yn unig yn gwella effeithlonrwydd systemau cyfathrebu terahertz ond 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. Trwy wella'r defnydd o sbectrwm, gall yr amlblecsydd ysgogi 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.
Gall yr amlblecsydd hefyd gael ei integreiddio'n ddi-dor â dyfeisiau trawstiau cynharach a ddatblygwyd gan y tîm, gan alluogi swyddogaethau cyfathrebu uwch ar lwyfan unedig. Mae'r cydnawsedd hwn yn tynnu sylw at amlbwrpasedd a scalability y llwyfan canllaw tonnau dielectrig canolig effeithiol.
Mae canfyddiadau ymchwil y tîm wedi'u cyhoeddi yn y cyfnodolyn Laser & Photonic Reviews, gan bwysleisio eu harwyddocâd wrth hyrwyddo technoleg terahertz ffotonig. Dywedodd yr Athro Fujita, "Trwy oresgyn rhwystrau technegol hanfodol, 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 gam sylweddol ymlaen o ran datgloi 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, gallu uchel barhau i dyfu, bydd arloesiadau o'r fath yn chwarae rhan hanfodol wrth lunio dyfodol technoleg ddiwifr.
Amser postio: Rhagfyr-16-2024