Шинэ төрлийн терагерц мультиплексор нь өгөгдлийн багтаамжийг хоёр дахин нэмэгдүүлж, 6G холболтыг урьд өмнө байгаагүй зурвасын өргөн, өгөгдлийн алдагдал багатайгаар мэдэгдэхүйц сайжруулсан.
Судлаачид өгөгдлийн багтаамжийг хоёр дахин нэмэгдүүлж, 6G болон түүнээс цаашхи технологид хувьсгалт дэвшил авчирдаг хэт өргөн зурвасын терагерц мультиплексорыг танилцууллаа. (Зургийн эх сурвалж: Getty Images)
Терагерц технологиор төлөөлөгдсөн дараагийн үеийн утасгүй холбоо нь өгөгдөл дамжуулахад хувьсгал хийнэ гэж амлаж байна.
Эдгээр системүүд нь терагерц давтамж дээр ажилладаг бөгөөд хэт хурдан өгөгдөл дамжуулах, харилцаа холбооны хосгүй зурвасын өргөнийг санал болгодог. Гэсэн хэдий ч энэхүү боломжийг бүрэн дүүрэн ашиглахын тулд, ялангуяа боломжтой спектрийг удирдах, үр дүнтэй ашиглахад тулгарч буй томоохон техникийн бэрхшээлүүдийг даван туулах шаардлагатай байна.
Энэхүү сорилтыг шийдвэрлэх шинэлэг дэвшил гарсан: субстратгүй цахиурын платформ дээр бүтээгдсэн анхны хэт өргөн зурвасын нэгдсэн терагерц туйлшрал (де)мультиплексор.
Энэхүү шинэлэг загвар нь терагерцээс бага J зурвас (220-330 GHz)-д чиглэсэн бөгөөд харилцаа холбоог 6G болон түүнээс цаашхи сүлжээнд өөрчлөх зорилготой юм. Төхөөрөмж нь өгөгдлийн багтаамжийг хоёр дахин нэмэгдүүлж, өгөгдлийн алдагдлын түвшинг бага байлгаж, үр ашигтай, найдвартай өндөр хурдны утасгүй сүлжээг бий болгох замыг нээж өгдөг.
Энэхүү түүхэн үйл явдлын ард байгаа багт Аделаидын Их Сургуулийн Цахилгаан ба Механик Инженерийн Сургуулийн профессор Витават Витаячумнанкул, одоо Осака Их Сургуульд докторын дараах судалгааны ажил хийж буй доктор Вэйжи Гао, профессор Масаюки Фужита нар багтаж байна.
Профессор Витхаячумнанкул “Санал болгож буй туйлшралын мультиплексор нь олон өгөгдлийн урсгалыг нэг давтамжийн зурваст нэгэн зэрэг дамжуулах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь өгөгдлийн багтаамжийг үр дүнтэйгээр хоёр дахин нэмэгдүүлдэг” гэж мэдэгджээ. Төхөөрөмжийн олж авсан харьцангуй зурвасын өргөн нь ямар ч давтамжийн хүрээнд урьд өмнө байгаагүй өндөр үзүүлэлт бөгөөд нэгдсэн мультиплексоруудын хувьд мэдэгдэхүйц үсрэлтийг илэрхийлж байна.
Туйлшралын мультиплексорууд нь орчин үеийн харилцаа холбоонд чухал ач холбогдолтой бөгөөд учир нь тэдгээр нь олон дохиог ижил давтамжийн зурвасыг хуваалцах боломжийг олгодог бөгөөд сувгийн багтаамжийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлдэг.
Шинэ төхөөрөмж нь конус хэлбэрийн чиглэлийн холбогч болон анизотроп үр дүнтэй орчны бүрхүүлийг ашиглан үүнийг хэрэгжүүлдэг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь туйлшралын хоёр хугарлыг нэмэгдүүлж, өндөр туйлшралын устах харьцаа (PER) болон өргөн зурвасын өргөнийг бий болгодог - үр ашигтай терагерц холбооны системийн гол шинж чанарууд.
Нарийн төвөгтэй, давтамжаас хамааралтай тэгш бус долгион хөтлүүр дээр тулгуурладаг уламжлалт загваруудаас ялгаатай нь шинэ мультиплексор нь зөвхөн бага зэрэг давтамжаас хамааралтай анизотроп бүрхүүлийг ашигладаг. Энэ арга нь конус холбогчдын өгдөг өргөн зурвасын өргөнийг бүрэн ашигладаг.
Үүний үр дүнд зурвасын өргөн 40% орчим болж, дундаж PER нь 20 дБ-ээс давж, оруулгын хамгийн бага алдагдал нь ойролцоогоор 1 дБ байна. Эдгээр гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүд нь одоо байгаа оптик болон богино долгионы загваруудаас хамаагүй давсан бөгөөд эдгээр нь ихэвчлэн нарийн зурвасын өргөн, өндөр алдагдалтай байдаг.
Судалгааны багийн ажил нь терагерц системийн үр ашгийг дээшлүүлээд зогсохгүй утасгүй холбооны шинэ эриний үндэс суурийг тавьж байна. Доктор Гао "Энэхүү инноваци нь терагерц холбооны боломжийг нээх гол хөдөлгөгч хүч юм" гэж тэмдэглэв. Хэрэглээнд өндөр нягтралтай видео дамжуулалт, нэмэгдүүлсэн бодит байдал, 6G зэрэг дараагийн үеийн гар утасны сүлжээ багтана.
Тэгш өнцөгт металл долгион хөтлүүр дээр суурилсан ортогональ горимын хувиргагч (OMT) зэрэг уламжлалт терагерц туйлшралын удирдлагын шийдлүүд нь ихээхэн хязгаарлалттай тулгардаг. Металл долгион хөтлүүр нь өндөр давтамжтай үед омын алдагдал ихэсдэг бөгөөд тэдгээрийн үйлдвэрлэлийн процесс нь геометрийн хатуу шаардлагын улмаас нарийн төвөгтэй байдаг.
Мах-Зехнер интерферометр эсвэл фотоник талст ашигладаг оптик туйлшралын мультиплексорууд нь илүү сайн интеграцчлал, бага алдагдлыг санал болгодог боловч зурвасын өргөн, нягтрал болон үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй байдлын хооронд буулт хийхийг шаарддаг.
Чиглэлийн холбогчийг оптик системд өргөн ашигладаг бөгөөд авсаархан хэмжээ, өндөр PER-д хүрэхийн тулд хүчтэй туйлшралын хоёр хугарлыг шаарддаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь нарийн зурвасын өргөн болон үйлдвэрлэлийн хүлцэлд мэдрэмтгий байдгаараа хязгаарлагддаг.
Шинэ мультиплексор нь конус хэлбэрийн чиглэлтэй холбогч болон үр дүнтэй дунд бүрхүүлийн давуу талыг хослуулан эдгээр хязгаарлалтыг даван туулж байна. Анизотроп бүрхүүл нь мэдэгдэхүйц хоёр хугарлыг харуулж, өргөн зурвасын өргөнд өндөр PER-ийг баталгаажуулдаг. Энэхүү дизайны зарчим нь уламжлалт аргуудаас хазайж, терагерц интеграцчилалын өргөтгөх боломжтой, практик шийдлийг санал болгож байна.
Мультиплексорын туршилтын баталгаажуулалт нь түүний онцгой гүйцэтгэлийг баталсан. Төхөөрөмж нь 225-330 GHz давтамжийн хүрээнд үр ашигтай ажилладаг бөгөөд 20 дБ-ээс дээш PER-ийг хадгалахын зэрэгцээ 37.8% -ийн бутархай зурвасын өргөнд хүрдэг. Авсаархан хэмжээ болон стандарт үйлдвэрлэлийн процессуудтай нийцтэй байдал нь үүнийг масс үйлдвэрлэлд тохиромжтой болгодог.
Доктор Гао “Энэхүү шинэчлэл нь терагерц холбооны системийн үр ашгийг дээшлүүлээд зогсохгүй илүү хүчирхэг, найдвартай өндөр хурдны утасгүй сүлжээг бий болгох замыг нээж өгч байна” гэж тэмдэглэв.
Энэхүү технологийн боломжит хэрэглээ нь харилцаа холбооны системээс гадна хүрээгээ тэлдэг. Спектрийн ашиглалтыг сайжруулснаар мультиплексор нь радар, дүрслэл, эд зүйлсийн интернет зэрэг салбарын дэвшлийг бий болгож чадна. "Арван жилийн дотор бид эдгээр терагерц технологийг өргөн хүрээнд нэвтрүүлж, янз бүрийн салбарт нэгтгэнэ гэж найдаж байна" гэж профессор Витхаячумнанкул мэдэгдэв.
Мультиплексорыг багийн өмнө нь боловсруулсан цацраг үүсгэх төхөөрөмжүүдтэй жигд нэгтгэж, нэгдсэн платформ дээр дэвшилтэт харилцаа холбооны функцуудыг ашиглах боломжтой болгож чадна. Энэхүү нийцтэй байдал нь үр дүнтэй дунд зэргийн бүрхүүлтэй диэлектрик долгион хөтлөгч платформын олон талт байдал болон өргөтгөх боломжийг онцолж өгдөг.
Тус багийн судалгааны үр дүнг Laser & Photonic Reviews сэтгүүлд нийтэлсэн бөгөөд фотоник терагерц технологийг хөгжүүлэхэд тэдгээрийн ач холбогдлыг онцолсон байна. Профессор Фужита "Техникийн чухал саад бэрхшээлийг даван туулснаар энэхүү шинэчлэл нь тухайн салбарт сонирхол, судалгааны үйл ажиллагааг өдөөнө гэж найдаж байна" гэж тэмдэглэжээ.
Судлаачид тэдний ажил ирэх жилүүдэд шинэ хэрэглээ, технологийн цаашдын сайжруулалтыг өдөөж, эцэст нь арилжааны туршилтын загвар, бүтээгдэхүүн гаргахад хүргэнэ гэж найдаж байна.
Энэхүү мультиплексор нь терагерц давтамжийн холбооны боломжийг нээхэд чухал алхам хийж байна. Энэ нь урьд өмнө байгаагүй гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүдээрээ нэгдсэн терагерц давтамжийн төхөөрөмжүүдэд шинэ стандарт тогтоодог.
Өндөр хурдтай, өндөр багтаамжтай холбооны сүлжээний эрэлт хэрэгцээ өсөн нэмэгдэж байгаа тул ийм шинэчлэлүүд нь утасгүй технологийн ирээдүйг бүрдүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэх болно.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 12-р сарын 16