Aina mpya ya terahertz multiplexer imeongeza uwezo wa data mara mbili na kuboresha mawasiliano ya 6G kwa kiasi kikubwa na kipimo data kisicho na kifani na upotezaji mdogo wa data.
Watafiti wameanzisha bendi pana zaidi ya terahertz multiplexer ambayo huongeza uwezo wa data maradufu na kuleta maendeleo ya kimapinduzi kwa 6G na zaidi. (Chanzo cha picha: Getty Images)
Mawasiliano ya wireless ya kizazi kijacho, inayowakilishwa na teknolojia ya terahertz, inaahidi kuleta mapinduzi ya usambazaji wa data.
Mifumo hii hufanya kazi kwa masafa ya terahertz, ikitoa kipimo data kisicho na kifani kwa utumaji na mawasiliano ya data ya haraka zaidi. Hata hivyo, ili kutambua kikamilifu uwezo huu, changamoto kubwa za kiufundi lazima zitatuliwe, hasa katika kusimamia na kutumia ipasavyo wigo uliopo.
Maendeleo makubwa yameshughulikia changamoto hii: mgawanyiko wa kwanza wa terahertz (de)multiplexer iliyojumuishwa ya kwanza ya bendi pana zaidi iliyopatikana kwenye jukwaa la silikoni lisilo na substrate.
Muundo huu bunifu unalenga bendi ndogo ya terahertz J (220-330 GHz) na unalenga kubadilisha mawasiliano kwa 6G na kuendelea. Kifaa huongeza uwezo wa data maradufu huku kikidumisha kiwango cha chini cha upotevu wa data, kikifungua njia ya mitandao isiyotumia waya yenye ufanisi na inayotegemewa ya kasi ya juu.
Timu iliyo nyuma ya hatua hii ni pamoja na Profesa Withawat Withayachumnankul kutoka Shule ya Uhandisi wa Umeme na Mitambo ya Chuo Kikuu cha Adelaide, Dk. Weijie Gao, ambaye sasa ni mtafiti wa baada ya udaktari katika Chuo Kikuu cha Osaka, na Profesa Masayuki Fujita.
Profesa Withayachumnankul alisema, "Kizidishi cha mgawanyiko kilichopendekezwa kinaruhusu mitiririko mingi ya data kusambazwa kwa wakati mmoja ndani ya bendi ya masafa sawa, na kuongeza uwezo wa data kwa ufanisi." Kipimo data cha jamaa kilichofikiwa na kifaa hakina mfano katika masafa yoyote ya masafa, ikiwakilisha mrukaji mkubwa kwa vizidishi vilivyounganishwa.
Vizidishi vya polarization ni muhimu katika mawasiliano ya kisasa kwani huwezesha mawimbi mengi kushiriki bendi sawa ya masafa, na hivyo kuimarisha uwezo wa kituo.
Kifaa kipya kinafanikisha hili kwa kutumia viambatanishi vya mwelekeo wa koni na ufunikaji wa kati wa anisotropiki. Vipengee hivi huongeza uwiano wa mgawanyiko wa pande mbili, na kusababisha uwiano wa juu wa kutoweka kwa ubaguzi (PER) na kipimo data pana—sifa kuu za mifumo bora ya mawasiliano ya terahertz.
Tofauti na miundo ya kitamaduni inayotegemea miongozo ya mawimbi isiyolingana na inayotegemea mawimbi, kizidishi kipya kinatumia vifuniko vya anisotropiki kwa kutegemea mawimbi kidogo tu. Njia hii inaboresha kikamilifu kipimo data kinachotolewa na waunganishaji wa conical.
Matokeo yake ni kipimo data cha sehemu karibu na 40%, wastani wa PER unaozidi dB 20, na hasara ya chini ya uwekaji wa takriban 1 dB. Vipimo hivi vya utendakazi vinazidi kwa mbali vile vya miundo iliyopo ya macho na microwave, ambayo mara nyingi inakabiliwa na kipimo data cha data na hasara kubwa.
Kazi ya timu ya utafiti sio tu inaongeza ufanisi wa mifumo ya terahertz lakini pia inaweka msingi wa enzi mpya katika mawasiliano ya wireless. Dk. Gao alibainisha, "Uvumbuzi huu ni kichocheo muhimu katika kufungua uwezo wa mawasiliano ya terahertz." Programu zinajumuisha utiririshaji wa video wa ubora wa juu, uhalisia ulioboreshwa, na mitandao ya simu ya kizazi kijacho kama 6G.
Suluhu za kitamaduni za usimamizi wa mgawanyiko wa terahertz, kama vile vibadilishaji data vya modi ya othogonal (OMTs) kulingana na miongozo ya mawimbi ya chuma ya mstatili, inakabiliwa na mapungufu makubwa. Uzoefu wa miongozo ya mawimbi ya chuma iliongeza upotezaji wa sauti katika masafa ya juu, na michakato yao ya utengenezaji ni ngumu kwa sababu ya mahitaji magumu ya kijiometri.
Vizidishi vya uchanganuzi wa macho, ikiwa ni pamoja na zile zinazotumia viingilia kati vya Mach-Zehnder au fuwele za picha, hutoa ujumuishaji bora na hasara ndogo lakini mara nyingi huhitaji ubadilishanaji kati ya kipimo data, ushikamano, na uchangamano wa utengenezaji.
Viunganishi vya mwelekeo hutumika sana katika mifumo ya macho na huhitaji miingiliano mikali ya ugawanyaji ili kufikia saizi fupi na PER ya juu. Walakini, wao ni mdogo na bandwidth nyembamba na unyeti kwa uvumilivu wa utengenezaji.
Multiplexer mpya inachanganya faida za couplers conical directional na ufanisi kati cladding, kushinda mapungufu haya. Kifuniko cha anisotropiki kinaonyesha miingiliano mikubwa miwili, na hivyo kuhakikisha PER ya juu katika kipimo data kikubwa. Kanuni hii ya kubuni inaashiria kuondoka kwa mbinu za jadi, kutoa ufumbuzi wa scalable na wa vitendo kwa ushirikiano wa terahertz.
Uthibitishaji wa majaribio wa kizidisha ulithibitisha utendakazi wake wa kipekee. Kifaa hufanya kazi kwa ufanisi katika masafa ya 225-330 GHz, na kufikia kipimo data cha sehemu ya 37.8% huku kikidumisha PER zaidi ya 20 dB. Ukubwa wake wa kompakt na utangamano na michakato ya kawaida ya utengenezaji huifanya kufaa kwa uzalishaji wa wingi.
Dk. Gao alisema, "Uvumbuzi huu sio tu unaongeza ufanisi wa mifumo ya mawasiliano ya terahertz lakini pia unafungua njia kwa mitandao isiyo na waya yenye nguvu na ya kuaminika zaidi ya kasi ya juu."
Utumizi unaowezekana wa teknolojia hii unaenea zaidi ya mifumo ya mawasiliano. Kwa kuboresha utumiaji wa wigo, kiboreshaji kinaweza kuendeleza maendeleo katika nyanja kama vile rada, upigaji picha, na Mtandao wa Mambo. "Ndani ya muongo mmoja, tunatarajia teknolojia hizi za terahertz kupitishwa kwa upana na kuunganishwa katika tasnia mbalimbali," Profesa Withayachumnankul alisema.
Multiplexer pia inaweza kuunganishwa bila mshono na vifaa vya mapema vya kutengeneza miale vilivyotengenezwa na timu, kuwezesha utendakazi wa hali ya juu wa mawasiliano kwenye jukwaa lililounganishwa. Upatanifu huu huangazia utengamano na ukubwa wa jukwaa la wimbi la wimbi la dielectric lenye vazi la wastani.
Matokeo ya utafiti wa timu yamechapishwa katika jarida Laser & Photonic Reviews, yakisisitiza umuhimu wao katika kuendeleza teknolojia ya terahertz ya picha. Profesa Fujita alisema, "Kwa kushinda vizuizi muhimu vya kiufundi, uvumbuzi huu unatarajiwa kuchochea shauku na shughuli za utafiti katika uwanja huo."
Watafiti wanatarajia kuwa kazi yao itahamasisha matumizi mapya na maboresho zaidi ya kiteknolojia katika miaka ijayo, na hatimaye kusababisha prototypes za kibiashara na bidhaa.
Multiplexer hii inawakilisha hatua muhimu mbele katika kufungua uwezo wa mawasiliano ya terahertz. Inaweka kiwango kipya cha vifaa vilivyounganishwa vya terahertz na vipimo vyake vya utendaji ambavyo havijawahi kushuhudiwa.
Kadiri mahitaji ya mitandao ya mawasiliano ya kasi ya juu na yenye uwezo wa juu yanavyoendelea kukua, ubunifu kama huo utachukua jukumu muhimu katika kuunda mustakabali wa teknolojia isiyotumia waya.
Muda wa kutuma: Dec-16-2024