Industry News: Η επικοινωνία 6G επιτυγχάνει μια νέα ανακάλυψη!

Ο καθηγητής Withayachumnankul δήλωσε, «Ο προτεινόμενος πολυπλέκτης πόλωσης επιτρέπει τη μετάδοση πολλαπλών ροών δεδομένων ταυτόχρονα εντός της ίδιας ζώνης συχνοτήτων, διπλασιάζοντας ουσιαστικά τη χωρητικότητα δεδομένων». Το σχετικό εύρος ζώνης που επιτυγχάνεται από τη συσκευή είναι άνευ προηγουμένου σε οποιοδήποτε εύρος συχνοτήτων, αντιπροσωπεύοντας ένα σημαντικό άλμα για τους ενσωματωμένους πολυπλέκτες.

Οι πολυπλέκτης πόλωσης είναι απαραίτητοι στη σύγχρονη επικοινωνία, καθώς επιτρέπουν σε πολλαπλά σήματα να μοιράζονται την ίδια ζώνη συχνοτήτων, ενισχύοντας σημαντικά τη χωρητικότητα του καναλιού.

Η νέα συσκευή το επιτυγχάνει αυτό χρησιμοποιώντας κωνικούς κατευθυντικούς ζεύκτες και ανισότροπη αποτελεσματική επένδυση μέσου. Αυτά τα εξαρτήματα ενισχύουν τη διπλή διάθλαση της πόλωσης, με αποτέλεσμα υψηλό λόγο εξάλειψης πόλωσης (PER) και μεγάλο εύρος ζώνης—βασικά χαρακτηριστικά των αποδοτικών συστημάτων επικοινωνίας terahertz.

Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά σχέδια που βασίζονται σε πολύπλοκους και εξαρτώμενους από τη συχνότητα ασύμμετρους κυματοδηγούς, ο νέος πολυπλέκτης χρησιμοποιεί ανισότροπη επένδυση με μικρή μόνο εξάρτηση από τη συχνότητα. Αυτή η προσέγγιση αξιοποιεί πλήρως το άφθονο εύρος ζώνης που παρέχεται από τους κωνικούς συζεύκτες.

Το αποτέλεσμα είναι ένα κλασματικό εύρος ζώνης κοντά στο 40%, ένα μέσο PER που υπερβαίνει τα 20 dB και μια ελάχιστη απώλεια εισαγωγής περίπου 1 dB. Αυτές οι μετρήσεις απόδοσης ξεπερνούν κατά πολύ αυτές των υπαρχόντων σχεδίων οπτικών και μικροκυμάτων, που συχνά υποφέρουν από στενό εύρος ζώνης και μεγάλες απώλειες.

Το έργο της ερευνητικής ομάδας όχι μόνο ενισχύει την αποτελεσματικότητα των συστημάτων terahertz αλλά επίσης θέτει τις βάσεις για μια νέα εποχή στην ασύρματη επικοινωνία. Ο Δρ Γκάο σημείωσε, «Αυτή η καινοτομία είναι ένας βασικός μοχλός για το ξεκλείδωμα των δυνατοτήτων της επικοινωνίας terahertz». Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν ροή βίντεο υψηλής ευκρίνειας, επαυξημένη πραγματικότητα και δίκτυα κινητής τηλεφωνίας επόμενης γενιάς όπως το 6G.

Οι παραδοσιακές λύσεις διαχείρισης πόλωσης terahertz, όπως οι μετατροπείς ορθογώνιου τρόπου λειτουργίας (OMTs) που βασίζονται σε ορθογώνιους μεταλλικούς κυματοδηγούς, αντιμετωπίζουν σημαντικούς περιορισμούς. Οι μεταλλικοί κυματοδηγοί παρουσιάζουν αυξημένες ωμικές απώλειες σε υψηλότερες συχνότητες και οι διαδικασίες κατασκευής τους είναι περίπλοκες λόγω των αυστηρών γεωμετρικών απαιτήσεων.

Οι πολυπλέκτης οπτικής πόλωσης, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που χρησιμοποιούν παρεμβολόμετρα Mach-Zehnder ή φωτονικούς κρυστάλλους, προσφέρουν καλύτερη ενσωμάτωση και χαμηλότερες απώλειες, αλλά συχνά απαιτούν συμβιβασμούς μεταξύ εύρους ζώνης, συμπαγούς και πολυπλοκότητας κατασκευής.

Οι κατευθυντικοί ζεύκτες χρησιμοποιούνται ευρέως σε οπτικά συστήματα και απαιτούν ισχυρή διπλή διάθλαση πόλωσης για να επιτευχθεί συμπαγές μέγεθος και υψηλό PER. Ωστόσο, περιορίζονται από το στενό εύρος ζώνης και την ευαισθησία στις κατασκευαστικές ανοχές.

Ο νέος πολυπλέκτης συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των κωνικών κατευθυντικών ζεύξεων και της αποτελεσματικής μεσαίας επένδυσης, ξεπερνώντας αυτούς τους περιορισμούς. Η ανισότροπη επένδυση παρουσιάζει σημαντική διπλή διάθλαση, εξασφαλίζοντας υψηλό PER σε μεγάλο εύρος ζώνης. Αυτή η αρχή σχεδιασμού σηματοδοτεί μια απόκλιση από τις παραδοσιακές μεθόδους, παρέχοντας μια επεκτάσιμη και πρακτική λύση για την ενσωμάτωση terahertz.

Η πειραματική επικύρωση του πολυπλέκτη επιβεβαίωσε την εξαιρετική του απόδοση. Η συσκευή λειτουργεί αποτελεσματικά στο εύρος των 225-330 GHz, επιτυγχάνοντας κλασματικό εύρος ζώνης 37,8% ενώ διατηρεί ένα PER πάνω από 20 dB. Το συμπαγές μέγεθος και η συμβατότητά του με τις τυπικές διαδικασίες κατασκευής το καθιστούν κατάλληλο για μαζική παραγωγή.

Ο Δρ Gao παρατήρησε, "Αυτή η καινοτομία όχι μόνο ενισχύει την αποτελεσματικότητα των συστημάτων επικοινωνίας terahertz, αλλά επίσης ανοίγει το δρόμο για πιο ισχυρά και αξιόπιστα ασύρματα δίκτυα υψηλής ταχύτητας."

Οι πιθανές εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας εκτείνονται πέρα ​​από τα συστήματα επικοινωνίας. Βελτιώνοντας τη χρήση του φάσματος, ο πολυπλέκτης μπορεί να οδηγήσει σε προόδους σε πεδία όπως το ραντάρ, η απεικόνιση και το Διαδίκτυο των πραγμάτων. "Μέσα σε μια δεκαετία, αναμένουμε ότι αυτές οι τεχνολογίες terahertz θα υιοθετηθούν ευρέως και θα ενσωματωθούν σε διάφορους κλάδους", δήλωσε ο καθηγητής Withayachumnankul.

Ο πολυπλέκτης μπορεί επίσης να ενσωματωθεί απρόσκοπτα με παλαιότερες συσκευές διαμόρφωσης δέσμης που αναπτύχθηκαν από την ομάδα, επιτρέποντας προηγμένες λειτουργίες επικοινωνίας σε μια ενοποιημένη πλατφόρμα. Αυτή η συμβατότητα υπογραμμίζει την ευελιξία και την επεκτασιμότητα της αποτελεσματικής πλατφόρμας διηλεκτρικού κυματοδηγού μεσαίας επένδυσης.

Τα ευρήματα της έρευνας της ομάδας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Laser & Photonic Reviews, τονίζοντας τη σημασία τους για την προώθηση της τεχνολογίας των φωτονικών terahertz. Ο καθηγητής Fujita παρατήρησε: «Ξεπερνώντας κρίσιμα τεχνικά εμπόδια, αυτή η καινοτομία αναμένεται να τονώσει το ενδιαφέρον και την ερευνητική δραστηριότητα στον τομέα».

Οι ερευνητές αναμένουν ότι το έργο τους θα εμπνεύσει νέες εφαρμογές και περαιτέρω τεχνολογικές βελτιώσεις τα επόμενα χρόνια, οδηγώντας τελικά σε εμπορικά πρωτότυπα και προϊόντα.

Αυτός ο πολυπλέκτης αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός για το ξεκλείδωμα του δυναμικού της επικοινωνίας terahertz. Θέτει ένα νέο πρότυπο για ενσωματωμένες συσκευές terahertz με τις άνευ προηγουμένου μετρήσεις απόδοσης.

Καθώς η ζήτηση για δίκτυα επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας και χωρητικότητας συνεχίζει να αυξάνεται, τέτοιες καινοτομίες θα διαδραματίσουν κρίσιμο ρόλο στη διαμόρφωση του μέλλοντος της ασύρματης τεχνολογίας.