חדשות בתעשייה: תקשורת 6G משיגה פריצת דרך חדשה!

פרופסור Witayachumnankul הצהיר, "מכפיל הקיטוב המוצע מאפשר להעביר זרמי נתונים מרובים בו זמנית בתוך אותה פס תדר, מה שמכפיל את יכולת הנתונים היעילה." רוחב הפס היחסי שהושג על ידי המכשיר הוא חסר תקדים בכל טווח תדרים, המייצג קפיצה משמעותית עבור מרבבים משולבים.

מכפסי הקיטוב הם חיוניים בתקשורת מודרנית מכיוון שהם מאפשרים לאותות מרובים לשתף את אותה פס תדרים, ומשפרים משמעותית את יכולת הערוץ.

המכשיר החדש משיג זאת על ידי שימוש במצמדים כיווניים חרוטי וחיפוי בינוני יעיל אניסוטרופי. רכיבים אלה משפרים את הקיטוב ההפרעה, וכתוצאה מכך יחס הכחדת קיטוב גבוה (PER) ורוחב פס רחב - מאפייני מפתח של מערכות תקשורת יעילות של Terahertz.

בניגוד לעיצובים מסורתיים המסתמכים על מדריכי גל אסימטריים מורכבים ותלות, המולטיפלקס החדש מעסיק חיפוי אניסוטרופי עם תלות בתדר קל בלבד. גישה זו ממנפת באופן מלא את רוחב הפס השפע המסופק על ידי המצמדים החרוטי.

התוצאה היא רוחב פס שברירי קרוב ל 40%, בממוצע לעבר 20 dB, ואובדן הכנסה מינימלי של כ- 1 dB. מדדי ביצועים אלה עולים בהרבה על אלה של עיצובים אופטיים ומיקרוגל קיימים, אשר לעתים קרובות סובלים מרוחב פס צר ואובדן גבוה.

עבודתו של צוות המחקר לא רק משפרת את היעילות של מערכות Terahertz, אלא גם מניחה את היסודות לעידן חדש בתקשורת אלחוטית. ד"ר גאו ציין, "חידוש זה הוא המניע העיקרי בפתיחת הפוטנציאל של תקשורת טרהרץ." היישומים כוללים הזרמת וידיאו בהבחנה גבוהה, מציאות מוגברת ורשתות סלולריות מהדור הבא כמו 6G.

פתרונות לניהול קיטוב Terahertz מסורתיים, כגון מתמרים אורתוגונליים (OMTs) המבוססים על מדריכי גל מתכת מלבניים, עומדים בפני מגבלות משמעותיות. מדריכי גלי מתכת חווים הפסדים אוהמים מוגברים בתדרים גבוהים יותר, ותהליכי הייצור שלהם מורכבים בגלל דרישות גיאומטריות מחמירות.

מכפילי קיטוב אופטי, כולל אלה המשתמשים באינטרפרומטרים של מאך-זנדר או גבישים פוטוניים, מציעים שילוב טוב יותר והפסדים נמוכים יותר, אך לרוב דורשים פיצויים בין רוחב פס, קומפקטיות ומורכבות ייצור.

מצמדי כיוונים נמצאים בשימוש נרחב במערכות אופטיות ודורשות קיטוב חזק בהפרעה כדי להשיג גודל קומפקטי וגבוה לכל. עם זאת, הם מוגבלים על ידי רוחב פס צר ורגישות לסובלנות לייצור.

המרבב החדש משלב את היתרונות של מצמדי כיוון חרוטי וחיפוי בינוני יעיל, ומתגבר על מגבלות אלה. החיפוי האניסוטרופי מציג את ההפרעה המשמעותית, ומבטיחה גבוה לכל רוחב פס רחב. עקרון תכנון זה מסמן סטייה משיטות מסורתיות, ומספק פיתרון מדרגי ומעשי לשילוב טרהרץ.

אימות ניסיוני של המרבב אישר את הביצועים יוצאי הדופן שלו. המכשיר פועל ביעילות בטווח 225-330 GHz, ומשיג רוחב פס שברירי של 37.8% תוך שמירה על מעל 20 dB. גודלו הקומפקטי והתאימות לתהליכי ייצור סטנדרטיים הופכים אותו מתאים לייצור המוני.

ד"ר גאו העיר, "חידוש זה לא רק משפר את היעילות של מערכות התקשורת של טרהרץ, אלא גם סולל את הדרך לרשתות אלחוטיות חזקות ואמינות יותר במהירות גבוהה."

היישומים הפוטנציאליים של טכנולוגיה זו נרחבים מעבר למערכות תקשורת. על ידי שיפור השימוש בספקטרום, המולטיפלקס יכול להניע התקדמות בשדות כמו מכ"ם, הדמיה ואינטרנט של הדברים. פרופסור וויטאצ'ומננקול, "תוך עשור אנו מצפים כי טכנולוגיות Terahertz אלה יאמצו ולשלב בין תעשיות שונות."

ניתן לשלב בצורה חלקה את המולטיפלקס עם מכשירי צורת קרנים קודמים שפותחו על ידי הצוות, מה שמאפשר פונקציות תקשורת מתקדמות בפלטפורמה אחידה. תאימות זו מדגישה את הרבגוניות ואת יכולת המדרגיות של פלטפורמת הגלות הדיאלקטריות הבינוניות הבינוניות.

ממצאי המחקר של הצוות פורסמו בכתב העת Laser & Photonic Reviews, והדגישו את חשיבותם בקידום טכנולוגיית פוטוני טרהרץ. פרופסור פוג'יטה העיר, "על ידי התגברות על חסמים טכניים קריטיים, חידוש זה צפוי לעורר עניין ופעילות מחקר בתחום."

החוקרים צופים כי עבודתם תעורר יישומים חדשים ושיפורים טכנולוגיים נוספים בשנים הקרובות, ובסופו של דבר יובילו לטיפוס ומוצרים מסחריים.

מרבב זה מייצג צעד משמעותי קדימה בפתיחת הפוטנציאל של תקשורת טרהרץ. היא קובעת תקן חדש למכשירי Terahertz משולבים עם מדדי הביצועים חסרי התקדים שלה.

ככל שהביקוש לרשתות תקשורת מהירות גבוהה, בעלות קיבולת גבוהה ממשיך לצמוח, חידושים כאלה ישחקו תפקיד מכריע בעיצוב עתיד הטכנולוגיה האלחוטית.