新しいタイプのTerahertzマルチプレクサは、データ容量を2倍にし、前例のない帯域幅と低データ損失との6G通信を大幅に強化しました。
研究者は、データ容量を2倍にし、革新的な進歩を6G以上にもたらすスーパー全体のバンドTerahertz Multiplexerを導入しました。 （画像ソース：ゲッティイメージズ）
Terahertz Technologyに代表される次世代のワイヤレス通信は、データ送信に革命をもたらすことを約束します。
これらのシステムは、Terahertz周波数で動作し、超高速のデータ送信と通信のために比類のない帯域幅を提供します。ただし、この可能性を完全に実現するには、特に利用可能なスペクトルを管理し、効果的に利用する際に、重要な技術的課題を克服する必要があります。
画期的な進歩は、この課題に対処しました。基質のないシリコンプラットフォームで実現された最初の超帯域帯域統合Terahertz偏光（DE）マルチプレクサです。
この革新的なデザインは、サブテラハツJバンド（220-330 GHz）をターゲットにしており、6G以降のコミュニケーションを変換することを目指しています。このデバイスは、データの損失率を低く維持しながら、データ容量を効果的に倍増し、効率的で信頼性の高い高速ワイヤレスネットワークへの道を開きます。
このマイルストーンの背後にあるチームには、アデレード大学の電気機械工学部のアダワット・ウィズアヤチャンクル教授、現在大阪大学のポスドク研究者であるウェイジー・ガオ博士、藤田氏教授が含まれます。
withayachumnankul教授は、「提案された偏光マルチプレクサは、同じ周波数帯域内で複数のデータストリームを同時に送信できるようにし、効果的にデータ容量を2倍にすることを許可します。」デバイスによって達成される相対帯域幅は、任意の周波数範囲にわたって前例のないものであり、統合されたマルチプレクサの大幅な飛躍を表しています。
偏光マルチプレクサは、複数の信号が同じ周波数帯域を共有できるため、最新の通信では不可欠です。チャネル容量を大幅に向上させます。
新しいデバイスは、円錐形の方向カプラーと異方性効果的な媒体クラッドを利用することにより、これを達成します。これらのコンポーネントは、偏光の複屈折を促進し、高偏光絶滅率（PER）と広い帯域幅をもたらします。
複雑で周波数依存の非対称の導波路に依存する従来のデザインとは異なり、新しいマルチプレクサは、わずかな周波数依存性のみで異方性クラッドを採用しています。このアプローチは、円錐形のカプラーによって提供される十分な帯域幅を完全に活用します。
その結果、40％に近い分数帯域幅、平均20 dBを超える平均、および約1 dBの最小挿入損失が得られます。これらのパフォーマンスメトリックは、既存の光学およびマイクロ波設計の指標をはるかに上回ります。
研究チームの仕事は、Terahertzシステムの効率を向上させるだけでなく、ワイヤレスコミュニケーションの新しい時代の基礎を築きます。 Gao博士は、「この革新は、Terahertzコミュニケーションの可能性を解き放つための重要な要因です。」と述べました。アプリケーションには、高解像度のビデオストリーミング、拡張現実、6Gなどの次世代モバイルネットワークが含まれます。
長方形の金属導波路に基づく直交モードトランスデューサー（OMTS）などの従来のテラヘルツ偏光管理ソリューションは、大きな制限に直面しています。金属導波路の経験は、より高い周波数でオーム損失を増加させ、その製造プロセスは厳しい幾何学的要件のために複雑です。
マッハツェンダー干渉計またはフォトニック結晶を使用しているものを含む光偏光マルチプレクサは、より良い積分性と低い損失を提供しますが、多くの場合、帯域幅、コンパクトさ、製造の複雑さの間のトレードオフが必要です。
方向カプラーは光学システムで広く使用されており、コンパクトなサイズとPERの高さを達成するために強力な偏光拡大を必要とします。ただし、これらは狭い帯域幅と製造耐性に対する感度によって制限されています。
新しいマルチプレクサは、円錐形の方向カプラーと効果的な媒体クラッドの利点を組み合わせて、これらの制限を克服します。異方性被覆は、重大な複屈折を示し、広い帯域幅全体で高くなることを保証します。この設計の原則は、従来の方法からの逸脱を示しており、テラヘルツ統合のためのスケーラブルで実用的なソリューションを提供します。
マルチプレクサの実験的検証により、その例外的なパフォーマンスが確認されました。このデバイスは225〜330 GHzの範囲で効率的に動作し、20 dB以上を維持しながら、37.8％の分数帯域幅を達成します。そのコンパクトなサイズと標準的な製造プロセスとの互換性により、大量生産に適しています。
Gao博士は、「この革新はTerahertz通信システムの効率を高めるだけでなく、より強力で信頼性の高い高速ワイヤレスネットワークへの道を開くこともあります」と述べました。
このテクノロジーの潜在的なアプリケーションは、通信システムを超えて拡張されています。スペクトル利用を改善することにより、マルチプレクサはレーダー、イメージング、モノのインターネットなどのフィールドの進歩を促進できます。 「10年以内に、これらのTerahertzの技術は、さまざまな業界に広く採用され、統合されると予想しています」と、Withayachumnankul教授は述べています。
マルチプレクサは、チームによって開発された以前のビームフォーミングデバイスとシームレスに統合され、統一されたプラットフォームで高度な通信機能を可能にすることもできます。この互換性は、効果的な中型誘電波路プラットフォームの汎用性とスケーラビリティを強調しています。
チームの調査結果は、Journal Laser＆Photonic Reviewsに掲載されており、Photonic Terahertzテクノロジーの進歩において重要性を強調しています。藤田教授は、「重要な技術的障壁を克服することにより、この革新は、この分野での関心と研究活動を刺激することが期待されています」と述べました。
研究者たちは、彼らの仕事が今後数年間で新しいアプリケーションとさらなる技術の改善を促し、最終的に商業的なプロトタイプと製品につながると予想しています。
このマルチプレクサは、Terahertz通信の可能性を解き放つ上での重要な前進を表しています。前例のないパフォーマンスメトリックを備えた統合されたTerahertzデバイスの新しい標準を設定します。
高速で大容量の通信ネットワークの需要が増加し続けるにつれて、このようなイノベーションは、ワイヤレステクノロジーの将来を形作る上で重要な役割を果たします。
投稿時間：Dec-16-2024