Шинэ төрлийн терагерц мультиплексор нь өгөгдлийн багтаамжийг хоёр дахин нэмэгдүүлж, урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй өргөн зурвасын өргөн, өгөгдлийн алдагдал багатай 6G холболтыг ихээхэн сайжруулсан.
Судлаачид өгөгдлийн багтаамжийг хоёр дахин нэмэгдүүлж, 6G болон түүнээс дээш түвшинд хувьсгалт дэвшлийг авчирдаг супер өргөн зурвасын терагерц мультиплексорыг нэвтрүүлсэн. (Зургийн эх сурвалж: Getty Images)
Терагерц технологиор илэрхийлэгдсэн дараагийн үеийн утасгүй холбоо нь өгөгдөл дамжуулахад хувьсгал хийхээ амлаж байна.
Эдгээр системүүд нь терагерцийн давтамж дээр ажилладаг бөгөөд өгөгдөл дамжуулах, харилцаа холбооны хувьд хосгүй өргөнийг санал болгодог. Гэсэн хэдий ч, энэ боломжийг бүрэн хэрэгжүүлэхийн тулд техникийн томоохон сорилтуудыг даван туулах, ялангуяа боломжит спектрийг удирдах, үр дүнтэй ашиглах шаардлагатай.
Шинэ дэвшилтэт дэвшил нь энэхүү сорилтыг даван туулсан: субстратгүй цахиурын платформ дээр хийгдсэн анхны хэт өргөн зурвасын нэгдсэн терагерц туйлшрал (de)multiplexer.
Энэхүү шинэлэг загвар нь дэд терагерц J зурваст (220-330 ГГц) чиглэж, 6G болон түүнээс цааш харилцаа холбоог өөрчлөх зорилготой юм. Энэхүү төхөөрөмж нь өгөгдлийн хүчин чадлыг үр дүнтэйгээр хоёр дахин нэмэгдүүлж, өгөгдлийн алдагдлыг бага түвшинд байлгаж, үр ашигтай, найдвартай өндөр хурдны утасгүй сүлжээг бий болгох замыг нээж өгдөг.
Энэхүү чухал үйл явдлын ард багтсан багт Аделаидагийн их сургуулийн Цахилгаан механик инженерийн сургуулийн профессор Вивават Виячумнанкул, Осакагийн их сургуулийн докторын дараах судалгааны ажилтан, доктор Вэйжи Гао, профессор Масаюки Фүжита нар багтжээ.
Профессор Виаячумнанкул хэлэхдээ, "Санал болгож буй туйлшралын мультиплексер нь нэг давтамжийн зурваст олон өгөгдлийн урсгалыг нэгэн зэрэг дамжуулах боломжийг олгож, мэдээллийн багтаамжийг үр дүнтэйгээр хоёр дахин нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог." Төхөөрөмжийн олж авсан харьцангуй зурвасын өргөн нь ямар ч давтамжийн мужид урьд өмнө байгаагүй өндөр бөгөөд нэгдсэн мультиплексорын хувьд мэдэгдэхүйц үсрэлт болж байна.
Туйлшралын мультиплексорууд нь олон дохиог ижил давтамжийн зурвасыг хуваалцах боломжийг олгодог тул сувгийн хүчин чадлыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг тул орчин үеийн харилцаа холбоонд зайлшгүй шаардлагатай.
Шинэ төхөөрөмж нь конусан чиглэлтэй холбогч болон анизотроп үр дүнтэй дунд бүрхүүлийг ашиглан үүнийг хийдэг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь туйлшралын хос хугаралтыг сайжруулж, өндөр туйлшралын устах харьцаа (PER) ба өргөн зурвасын өргөнийг бий болгодог нь үр ашигтай терагерц холбооны системийн гол шинж чанарууд юм.
Нарийн төвөгтэй, давтамжаас хамааралтай тэгш бус долгионы хөтлүүр дээр тулгуурладаг уламжлалт загвараас ялгаатай нь шинэ мультиплексор нь зөвхөн бага зэрэг давтамжаас хамааралтай анизотроп бүрхүүлийг ашигладаг. Энэ арга нь конус холбогчоор хангагдсан өргөн зурвасын өргөнийг бүрэн хөшүүрэг болгодог.
Үүний үр дүнд фракцийн зурвасын өргөн 40%, дундаж PER нь 20 дБ-ээс их, хамгийн бага оруулах алдагдал нь ойролцоогоор 1 дБ байна. Эдгээр гүйцэтгэлийн хэмжүүрүүд нь ихэвчлэн нарийн зурвасын өргөн, өндөр алдагдалтай байдаг одоо байгаа оптик болон богино долгионы загваруудаас хамаагүй давж гардаг.
Судалгааны багийн ажил нь терагерц системийн үр ашгийг дээшлүүлэхээс гадна утасгүй холбооны шинэ эриний суурийг тавьж байна. Доктор Гао "Энэхүү шинэлэг зүйл нь терагерцийн харилцааны боломжийг нээх гол хөдөлгөгч хүч юм" гэж тэмдэглэв. Аппликейшнүүдэд өндөр нарийвчлалтай видео дамжуулалт, сайжруулсан бодит байдал, 6G зэрэг шинэ үеийн гар утасны сүлжээ орно.
Тэгш өнцөгт металл долгионы хөтлүүр дээр суурилсан ортогональ горим хувиргагч (OMT) гэх мэт терагерцийн туйлшралын удирдлагын уламжлалт шийдлүүд ихээхэн хязгаарлалттай тулгардаг. Металл долгионы хөтлүүр нь өндөр давтамжийн үед омын алдагдлыг ихэсгэдэг бөгөөд геометрийн хатуу шаардлагаас шалтгаалан үйлдвэрлэлийн процесс нь нарийн төвөгтэй байдаг.
Мах-Зехдер интерферометр эсвэл фотоник талстыг ашигладаг оптик туйлшралын мультиплексорууд нь илүү сайн интеграцчилал, бага алдагдлыг санал болгодог боловч ихэвчлэн зурвасын өргөн, авсаархан байдал, үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй байдлын хоорондох солилцоог шаарддаг.
Чиглэлийн холбогчийг оптик системд өргөн ашигладаг бөгөөд авсаархан хэмжээ, өндөр PER-д хүрэхийн тулд хүчтэй туйлшралын хос хугаралтыг шаарддаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь нарийн зурвасын өргөн, үйлдвэрлэлийн хүлцлийн мэдрэмжээр хязгаарлагддаг.
Шинэ мультиплексор нь конусан чиглэлтэй холбогч болон үр дүнтэй дунд бүрхүүлийн давуу талуудыг нэгтгэж, эдгээр хязгаарлалтыг даван туулсан. Анизотроп бүрхүүл нь ихээхэн хос хугаралтыг харуулдаг бөгөөд өргөн зурвасын өргөнд өндөр PER-ийг хангадаг. Энэхүү дизайны зарчим нь уламжлалт аргуудаас татгалзаж, терагерц интеграцчилалд өргөн цар хүрээтэй, практик шийдлийг өгдөг.
Мультиплексорын туршилтын баталгаажуулалт нь түүний онцгой гүйцэтгэлийг баталгаажуулсан. Уг төхөөрөмж нь 225-330 ГГц давтамжтайгаар үр ашигтай ажиллаж, PER-ийг 20 дБ-ээс дээш байлгахын зэрэгцээ 37.8%-ийн бутархай зурвасын өргөнийг хангадаг. Түүний авсаархан хэмжээ, стандарт үйлдвэрлэлийн процесст нийцсэн байдал нь түүнийг бөөнөөр үйлдвэрлэхэд тохиромжтой болгодог.
Доктор Гао "Энэхүү шинэлэг зүйл нь терагерц холбооны системийн үр ашгийг дээшлүүлэхээс гадна илүү хүчирхэг, найдвартай өндөр хурдны утасгүй сүлжээг бий болгох замыг нээж байна" гэж тэмдэглэв.
Энэ технологийн боломжит хэрэглээ нь харилцаа холбооны системээс давж гардаг. Спектрийн ашиглалтыг сайжруулснаар мультиплексор нь радар, дүрслэл, зүйлсийн интернет зэрэг салбарт ахиц дэвшил гаргах боломжтой. Профессор Виячумнанкул "Арван жилийн дотор бид эдгээр терагерц технологийг өргөнөөр нэвтрүүлж, янз бүрийн салбарт нэгтгэнэ гэж найдаж байна" гэж хэлэв.
Мультиплексорыг тус багийн бүтээсэн өмнөх цацраг үүсгэх төхөөрөмжтэй саадгүй нэгтгэж, нэгдсэн платформ дээр харилцааны дэвшилтэт функцуудыг идэвхжүүлдэг. Энэхүү нийцтэй байдал нь үр дүнтэй дунд давхаргын диэлектрик долгион хөтлүүрийн платформын олон талт байдал, өргөтгөх чадварыг онцолж өгдөг.
Тус багийн судалгааны үр дүнг Laser & Photonic Reviews сэтгүүлд нийтэлсэн нь фотоник терагерцийн технологийг хөгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой болохыг онцолжээ. Профессор Фүжита хэлэхдээ, "Техникийн чухал саад бэрхшээлийг даван туулж, энэхүү шинэлэг зүйл нь тухайн салбарын сонирхол, судалгааны үйл ажиллагааг идэвхжүүлнэ гэж найдаж байна."
Судлаачид тэдний ажил нь ойрын жилүүдэд шинэ хэрэглээ, технологийн дэвшлийг өдөөж, улмаар арилжааны прототип, бүтээгдэхүүнийг бий болгоно гэж таамаглаж байна.
Энэхүү мультиплексор нь терагерц холбооны боломжийг нээх чухал алхамыг илэрхийлдэг. Энэ нь урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй гүйцэтгэлийн хэмжүүрээр нэгдсэн терагерц төхөөрөмжүүдийн шинэ стандартыг тогтоодог.
Өндөр хурдны, өндөр хүчин чадалтай холбооны сүлжээний эрэлт хэрэгцээ өссөөр байгаа тул ийм шинэчлэл нь утасгүй технологийн ирээдүйг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэх болно.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 12-р сарын 16