Nisy karazana terahertz multiplexer vaovao izay nampitombo avo roa heny ny fahafaha-mamokatra angona ary nanatsara be ny fifandraisana 6G miaraka amin'ny bandwidth mbola tsy nisy toy izany sy ny fahaverezan-drakitra ambany.
Nampiditra "super-wide band terahertz multiplexer" ireo mpikaroka izay mampitombo avo roa heny ny fahafahan'ny angon-drakitra ary mitondra fandrosoana revolisionera ho an'ny 6G sy ny sisa. (Loharano sary: Getty Images)
Ny fifandraisana tsy misy tariby taranaka manaraka, izay asehon'ny teknolojia terahertz, dia mampanantena fa hanova tanteraka ny fandefasana angona.
Ireo rafitra ireo dia miasa amin'ny frequence terahertz, manolotra bandwidth tsy manam-paharoa ho an'ny fandefasana sy fifandraisana data haingana dia haingana. Na izany aza, mba hahatanteraka tanteraka izany fahafahana izany dia tsy maintsy resena ireo fanamby ara-teknika lehibe, indrindra amin'ny fitantanana sy fampiasana mahomby ny spectrum misy.
Fandrosoana goavana no namaha ity fanamby ity: ny terahertz polarization (de)multiplexer mitambatra ultra-wideband voalohany natao tamin'ny sehatra silikônina tsy misy substrate.
Ity endrika manavao ity dia mikendry ny tarika J sub-terahertz (220-330 GHz) ary mikendry ny hanova ny fifandraisana ho an'ny 6G sy ny sisa. Ity fitaovana ity dia mampitombo avo roa heny ny fahafaha-mamokatra angona sady mitazona ny tahan'ny fahaverezan'ny angona ambany, ka manokatra lalana ho an'ny tambajotra tsy misy tariby haingam-pandeha mahomby sy azo itokisana.
Anisan'ny ekipa ao ambadiky ity dingana lehibe ity ny Profesora Withawat Withayachumnankul avy amin'ny Sekolin'ny Injeniera Elektrika sy Mekanika ao amin'ny Oniversiten'i Adelaide, ny Dr. Weijie Gao, izay mpikaroka postdoctoral ao amin'ny Oniversiten'i Osaka ankehitriny, ary ny Profesora Masayuki Fujita.
Nilaza ny Profesora Withayachumnankul hoe: "Ny polarization multiplexer naroso dia ahafahana mampita reniranon-drakitra maromaro miaraka ao anatin'ny tarika matetika mitovy, ka mampitombo avo roa heny ny fahafahan'ny angona." Tsy mbola nisy toa azy ny bandwidth azo avy amin'ny fitaovana amin'ny sehatra matetika rehetra, izay maneho dingana lehibe ho an'ny multiplexer mitambatra.
Tena ilaina amin'ny fifandraisana maoderina ny "polarization multiplexers" satria ahafahan'ny famantarana maro mizara tarika matetika mitovy, ka mampitombo be ny fahafahan'ny fantsona.
Mahatratra izany ity fitaovana vaovao ity amin'ny alalan'ny fampiasana "conical directional couplers" sy "anisotropic effective medium cladding". Ireo singa ireo dia mampitombo ny "polarization birefringence", ka miteraka "polarization extinction ratio" (PER) avo lenta sy "bandwidth" midadasika—toetra fototra amin'ny rafitra fifandraisana terahertz mahomby.
Tsy tahaka ny endrika nentim-paharazana izay miantehitra amin'ny waveguides asymmetric sarotra sy miankina amin'ny matetika, ity multiplexer vaovao ity dia mampiasa cladding anisotropic miaraka amin'ny fiankinan-doha kely amin'ny matetika. Ity fomba fiasa ity dia mampiasa tanteraka ny bandwidth ampy omen'ny couplers conical.
Ny vokany dia bandwidth ampahany akaikin'ny 40%, PER antonony mihoatra ny 20 dB, ary insertion loss farafahakeliny eo amin'ny 1 dB eo ho eo. Ireo metrika fampisehoana ireo dia mihoatra lavitra noho ny an'ny modely optika sy microwave efa misy, izay matetika mijaly amin'ny bandwidth tery sy fatiantoka avo.
Tsy vitan'ny hoe manatsara ny fahombiazan'ny rafitra terahertz ny asan'ny ekipa mpikaroka fa mametraka ny fototra ho an'ny vanim-potoana vaovao amin'ny fifandraisana tsy misy tariby ihany koa. Nanamarika ny Dr. Gao hoe: "Ity fanavaozana ity dia mpamily fototra amin'ny fanokafana ny fahafahan'ny fifandraisana terahertz." Anisan'ny fampiharana ny fandefasana horonan-tsary avo lenta, ny zava-misy augmented, ary ny tambajotra finday taranaka manaraka toy ny 6G.
Ireo vahaolana nentim-paharazana amin'ny fitantanana ny polarisation terahertz, toy ny transducers mode orthogonal (OMT) mifototra amin'ny waveguide metaly mahitsizoro, dia miatrika fetrany lehibe. Ireo waveguide metaly dia miaina fatiantoka ohmika mitombo amin'ny matetika avo kokoa, ary sarotra ny fizotran'ny famokarana azy ireo noho ny fepetra takiana ara-jeometrika henjana.
Ny multiplexer polarisation optika, anisan'izany ireo mampiasa interferometer Mach-Zehnder na kristaly fotonika, dia manolotra fahafahana miditra tsara kokoa sy fatiantoka ambany kokoa saingy matetika mitaky fifanakalozana eo amin'ny bandwidth, ny compactness ary ny fahasarotan'ny famokarana.
Ampiasaina betsaka amin'ny rafitra optika ny "directional couplers" ary mitaky "polarization birefringence" matanjaka mba hahazoana habe kely sy PER avo lenta. Na izany aza, voafetra noho ny bandwidth tery sy ny fahatsapana ny fandeferana amin'ny famokarana izy ireo.
Ny multiplexer vaovao dia mampifangaro ny tombony azo avy amin'ny couplers conical directional sy ny cladding medium mahomby, mandresy ireo fetra ireo. Ny cladding anisotropic dia mampiseho birefringence manan-danja, izay miantoka ny PER avo lenta amin'ny bandwidth midadasika. Ity fitsipiky ny famolavolana ity dia manamarika ny fialana amin'ny fomba nentim-paharazana, izay manome vahaolana azo ovaina sy azo ampiharina ho an'ny fampidirana terahertz.
Ny fanamarinana andrana ny multiplexer dia nanamafy ny fahombiazany miavaka. Miasa tsara amin'ny elanelana 225-330 GHz ny fitaovana, ka mahatratra 37.8% ny bandwidth-ny sady mitazona PER mihoatra ny 20 dB. Ny habeny kely sy ny fifanarahan'izy ireo amin'ny fomba famokarana mahazatra dia mahatonga azy io ho mety amin'ny famokarana faobe.
Nanamarika ny Dr. Gao hoe: "Tsy vitan'ny hoe manatsara ny fahombiazan'ny rafitra fifandraisana terahertz ity fanavaozana ity fa manokatra lalana ho an'ny tambajotra tsy misy tariby haingam-pandeha mahery vaika sy azo itokisana kokoa ihany koa."
Mihoatra lavitra noho ny rafitra fifandraisana ny mety ho fampiharana ity teknolojia ity. Amin'ny alàlan'ny fanatsarana ny fampiasana spectrum, ny multiplexer dia afaka mitondra fandrosoana amin'ny sehatra toy ny radar, sary, ary ny Internet of Things. "Ao anatin'ny folo taona, antenainay fa ho ampiasaina betsaka sy hampidirina amin'ny indostria isan-karazany ireo teknolojia terahertz ireo," hoy ny Profesora Withayachumnankul.
Azo ampiarahina tsara amin'ireo fitaovana beamforming novolavolain'ny ekipa ihany koa ny multiplexer, ka ahafahana mampiasa ireo fiasa fifandraisana mandroso amin'ny sehatra iray. Ity fifanarahana ity dia manasongadina ny fahaiza-manao sy ny fahafahan'ny sehatra dielectric waveguide mahomby ampiasaina amin'ny sehatra medium-clad.
Navoaka tao amin'ny gazety Laser & Photonic Reviews ny valin'ny fikarohana nataon'ny ekipa, izay nanantitrantitra ny maha-zava-dehibe azy ireo amin'ny fampandrosoana ny teknolojia photonic terahertz. Nanamarika ny Profesora Fujita hoe: "Amin'ny alàlan'ny fandresena ireo sakana ara-teknika manan-danja, ity fanavaozana ity dia antenaina hamporisika ny fahalianana sy ny asa fikarohana eo amin'ny sehatra."
Vinavinan'ireo mpikaroka fa ny asan'izy ireo dia hanome aingam-panahy ho an'ny fampiharana vaovao sy fanatsarana ara-teknolojia bebe kokoa amin'ny taona ho avy, izay hitarika amin'ny famokarana prototype sy vokatra ara-barotra.
Ity multiplexer ity dia maneho dingana lehibe iray amin'ny fanokafana ny fahafahan'ny fifandraisana terahertz. Mametraka fenitra vaovao ho an'ny fitaovana terahertz mitambatra miaraka amin'ny metrika fampisehoana tsy mbola nisy toa azy izy io.
Satria mbola mitombo ny tinady tambajotra fifandraisana haingam-pandeha sy afaka mampiasa herinaratra avo lenta, dia handray anjara lehibe amin'ny famolavolana ny hoavin'ny teknolojia tsy misy tariby ny fanavaozana toy izany.
Fotoana fandefasana: 16 Desambra 2024