새로운 유형의 Terahertz 멀티플렉서는 데이터 용량을 두 배로 늘리고 전례없는 대역폭 및 낮은 데이터 손실과 6G 통신을 크게 향상 시켰습니다.
연구원들은 데이터 용량을 두 배로 늘리고 6G 이상으로 혁신적인 발전을 가져 오는 초대형 밴드 Terahertz 멀티플렉서를 도입했습니다. (이미지 출처 : 게티 이미지)
Terahertz Technology로 대표되는 차세대 무선 통신은 데이터 전송 혁명을 약속합니다.
이 시스템은 Terahertz 주파수에서 작동하여 초고속 데이터 전송 및 통신을위한 비교할 수없는 대역폭을 제공합니다. 그러나 이러한 잠재력을 완전히 실현하기 위해, 특히 가용 스펙트럼을 관리하고 효과적으로 활용할 때 중요한 기술적 과제를 극복해야합니다.
획기적인 발전은이 과제를 해결했습니다. 기판이없는 실리콘 플랫폼에서 실현 된 최초의 초대형 대역 통합 Terahertz 편광 (DE) 멀티플렉서.
이 혁신적인 디자인은 하위 테라 헤르츠 J Band (220-330 GHz)를 목표로하며 6G 이상의 커뮤니케이션을 변화시키는 것을 목표로합니다. 이 장치는 데이터 용량을 효과적으로 두 배로 늘리고 데이터 손실 속도가 낮은 상태로 유지하여 효율적이고 신뢰할 수있는 고속 무선 네트워크를위한 길을 열어줍니다.
이 이정표의 팀에는 애들레이드 대학교의 전기 기계 공학 학교의 Withayachumnankul 교수, 현재 Osaka University의 박사후 연구원 인 Weijie Gao 박사와 Masayuki Fujita 교수가 포함됩니다.
Withayachumnankul 교수는 "제안 된 편광 멀티플렉서는 동일한 주파수 대역 내에서 동시에 여러 데이터 스트림을 동시에 전송하여 데이터 용량을 효과적으로 두 배로 늘릴 수있게 해줍니다." 장치에서 달성 한 상대적 대역폭은 모든 주파수 범위에서 전례가 없으므로 통합 된 멀티플렉서에 대한 상당한 도약을 나타냅니다.
편광 멀티플렉서는 다중 신호가 동일한 주파수 대역을 공유하여 채널 용량을 크게 향상시킬 수 있으므로 현대 통신에서 필수적입니다.
새로운 장치는 원추형 방향 커플러와 이방성 효과적인 중간 클래딩을 사용하여이를 달성합니다. 이러한 구성 요소는 편광 복굴절을 향상시켜 효율적인 Terahertz 통신 시스템의 높은 편광 멸종 비율 (PER) 및 넓은 대역폭을 초래합니다.
복잡하고 주파수 의존적 비대칭 도파관에 의존하는 전통적인 디자인과 달리, 새로운 멀티플렉서는 약간의 주파수 의존성만으로 이방성 클래딩을 사용합니다. 이 접근법은 원추형 커플러가 제공하는 충분한 대역폭을 완전히 활용합니다.
결과는 40%에 가까운 부분 대역폭, 평균 20dB를 초과하는 평균 및 약 1dB의 최소 삽입 손실입니다. 이러한 성능 지표는 기존 광학 및 마이크로파 디자인의 메트릭을 훨씬 능가하며, 종종 좁은 대역폭과 높은 손실로 어려움을 겪고 있습니다.
연구팀의 작업은 Terahertz 시스템의 효율성을 향상시킬뿐만 아니라 무선 통신의 새로운 시대를위한 토대를 마련합니다. Gao 박사는 "이 혁신은 Terahertz 커뮤니케이션의 잠재력을 잠금 해제하는 데 중요한 동인입니다." 응용 프로그램에는 고화질 비디오 스트리밍, 증강 현실 및 6G와 같은 차세대 모바일 네트워크가 포함됩니다.
직사각형 금속 도파관을 기반으로 한 직교 모드 트랜스 듀서 (OMT)와 같은 전통적인 Terahertz 편광 관리 솔루션은 상당한 한계에 직면합니다. 금속 도파관은 더 높은 주파수에서 옴 손실을 증가 시켰으며, 엄격한 기하학적 요구 사항으로 인해 제조 공정이 복잡합니다.
Mach-Zehnder Interferometers 또는 Photonic Crystal을 사용하는 것을 포함한 광학 편광 멀티플렉서는 더 나은 통합성과 손실이 낮아 지지만 종종 대역폭, 소형 및 제조 복잡성 사이의 절충이 필요합니다.
방향성 커플러는 광학 시스템에서 널리 사용되며 압축 크기 및 높은 PER을 달성하기 위해 강한 편광 이용성이 필요합니다. 그러나 좁은 대역폭과 제조 공차에 대한 감도에 의해 제한됩니다.
새로운 멀티플렉서는 원추형 방향 커플러와 효과적인 중간 클래딩의 장점을 결합하여 이러한 한계를 극복합니다. 이방성 클래딩은 상당한 양의 복굴절을 나타내며, 넓은 대역폭에 걸쳐 높은 수준을 보장합니다. 이 설계 원칙은 전통적인 방법에서 벗어나 Terahertz 통합을위한 확장 가능하고 실용적인 솔루션을 제공합니다.
멀티플렉서의 실험적 검증은 탁월한 성능을 확인했습니다. 이 장치는 225-330GHz 범위에서 효율적으로 작동하여 20dB 이상을 유지하면서 37.8%의 분수 대역폭을 달성합니다. 표준 제조 공정과의 소형 크기와 호환성은 대량 생산에 적합합니다.
Gao 박사는 "이 혁신은 Terahertz 통신 시스템의 효율성을 향상시킬뿐만 아니라보다 강력하고 신뢰할 수있는 고속 무선 네트워크를위한 길을 열어줍니다."
이 기술의 잠재적 응용 프로그램은 통신 시스템을 넘어 확장됩니다. 스펙트럼 활용을 개선함으로써 멀티플렉서는 레이더, 이미징 및 사물 인터넷과 같은 분야의 발전을 유도 할 수 있습니다. Withayachumnankul 교수는“10 년 안에이 Terahertz 기술이 다양한 산업에서 널리 채택되고 통합 될 것으로 기대합니다.
멀티플렉서는 또한 팀이 개발 한 이전 빔 포밍 장치와 완벽하게 통합 될 수있어 통합 플랫폼에서 고급 통신 기능을 가능하게합니다. 이 호환성은 효과적인 중간 유전 도파관 플랫폼의 다양성과 확장 성을 강조합니다.
이 팀의 연구 결과는 Laser & Photonic Reviews 저널에 발표되어 Photonic Terahertz 기술을 발전시키는 데 중요성을 강조했습니다. 후지타 교수는 "중요한 기술적 장벽을 극복 함으로써이 혁신은 해당 분야의 관심과 연구 활동을 자극 할 것으로 예상된다"고 말했다.
연구원들은 그들의 작업이 향후 몇 년 동안 새로운 응용 프로그램과 추가 기술 개선에 영감을 줄 것으로 예상하여 궁극적으로 상업적 프로토 타입과 제품으로 이어질 것으로 예상합니다.
이 멀티플렉서는 Terahertz 커뮤니케이션의 잠재력을 잠금 해제하는 데 중요한 단계를 보여줍니다. 전례없는 성능 메트릭이있는 통합 Terahertz 장치에 대한 새로운 표준을 설정합니다.
고속 고용량 통신 네트워크에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 이러한 혁신은 무선 기술의 미래를 형성하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.
시간 후 : 12 월 16 일 -2024 년