Yeni tip terahertz çoklayıcı, veri kapasitesini iki katına çıkardı ve benzeri görülmemiş bant genişliği ve düşük veri kaybıyla 6G iletişimini önemli ölçüde geliştirdi.
Araştırmacılar, veri kapasitesini iki katına çıkaran ve 6G ve ötesine devrim niteliğinde ilerlemeler getiren süper geniş bant terahertz çoklayıcıyı tanıttı. (Resim kaynağı: Getty Images)
Terahertz teknolojisiyle temsil edilen yeni nesil kablosuz iletişim, veri aktarımında devrim yaratmayı vaat ediyor.
Bu sistemler terahertz frekanslarında çalışarak ultra hızlı veri iletimi ve iletişimi için benzersiz bant genişliği sunar. Ancak bu potansiyelin tam anlamıyla hayata geçirilmesi için, özellikle mevcut spektrumun yönetilmesi ve etkin bir şekilde kullanılmasında önemli teknik zorlukların aşılması gerekmektedir.
Çığır açan bir ilerleme bu zorluğun üstesinden geldi: alt tabaka içermeyen bir silikon platform üzerinde gerçekleştirilen ilk ultra geniş bant entegre terahertz polarizasyon (de) çoğullayıcı.
Bu yenilikçi tasarım, terahertz altı J bandını (220-330 GHz) hedefliyor ve 6G ve ötesi için iletişimi dönüştürmeyi hedefliyor. Cihaz, düşük veri kaybı oranını korurken veri kapasitesini etkili bir şekilde iki katına çıkararak verimli ve güvenilir, yüksek hızlı kablosuz ağların önünü açıyor.
Bu dönüm noktasının arkasındaki ekip, Adelaide Üniversitesi Elektrik ve Makine Mühendisliği Okulu'ndan Profesör Withawat Withayachumnankul, şu anda Osaka Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Weijie Gao ve Profesör Masayuki Fujita'dan oluşuyor.
Profesör Withayachumnankul şunu belirtti: "Önerilen polarizasyon çoğullayıcı, birden fazla veri akışının aynı frekans bandında eşzamanlı olarak iletilmesine olanak tanıyarak veri kapasitesini etkili bir şekilde iki katına çıkarır." Cihazın elde ettiği bağıl bant genişliği, herhangi bir frekans aralığında benzeri görülmemiş bir düzeydedir ve entegre çoklayıcılar için önemli bir sıçramayı temsil etmektedir.
Polarizasyon çoklayıcılar, birden fazla sinyalin aynı frekans bandını paylaşmasına olanak tanıdığından ve kanal kapasitesini önemli ölçüde artırdığından modern iletişimde çok önemlidir.
Yeni cihaz bunu konik yönlü bağlayıcılar ve anizotropik etkili orta kaplama kullanarak başarıyor. Bu bileşenler, polarizasyon çift kırılımını geliştirerek yüksek polarizasyon sönme oranı (PER) ve geniş bant genişliği sağlar; bunlar verimli terahertz iletişim sistemlerinin temel özellikleridir.
Karmaşık ve frekansa bağlı asimetrik dalga kılavuzlarına dayanan geleneksel tasarımların aksine, yeni çoklayıcı, yalnızca hafif frekans bağımlılığıyla anizotropik kaplama kullanıyor. Bu yaklaşım, konik bağlayıcılar tarafından sağlanan geniş bant genişliğinden tam olarak yararlanır.
Sonuç, %40'a yakın bir kesirli bant genişliği, 20 dB'yi aşan bir ortalama PER ve yaklaşık 1 dB'lik bir minimum ekleme kaybıdır. Bu performans ölçümleri, genellikle dar bant genişliği ve yüksek kayıptan muzdarip olan mevcut optik ve mikrodalga tasarımlarının çok ötesindedir.
Araştırma ekibinin çalışması yalnızca terahertz sistemlerinin verimliliğini artırmakla kalmıyor, aynı zamanda kablosuz iletişimde yeni bir çağın temelini atıyor. Dr. Gao şunları kaydetti: "Bu yenilik, terahertz iletişiminin potansiyelinin ortaya çıkarılmasında önemli bir etkendir." Uygulamalar arasında yüksek çözünürlüklü video akışı, artırılmış gerçeklik ve 6G gibi yeni nesil mobil ağlar yer alıyor.
Dikdörtgen metal dalga kılavuzlarına dayalı ortogonal mod dönüştürücüler (OMT'ler) gibi geleneksel terahertz polarizasyon yönetimi çözümleri önemli sınırlamalarla karşı karşıyadır. Metal dalga kılavuzları, yüksek frekanslarda artan ohmik kayıplara maruz kalır ve sıkı geometrik gereklilikler nedeniyle üretim süreçleri karmaşıktır.
Mach-Zehnder interferometreleri veya fotonik kristalleri kullananlar da dahil olmak üzere optik polarizasyon çoklayıcılar, daha iyi entegre edilebilirlik ve daha düşük kayıplar sunar ancak genellikle bant genişliği, kompaktlık ve üretim karmaşıklığı arasında denge kurulmasını gerektirir.
Yönlü kuplörler optik sistemlerde yaygın olarak kullanılır ve kompakt boyut ve yüksek PER elde etmek için güçlü polarizasyon çift kırılması gerektirir. Ancak dar bant genişliği ve üretim toleranslarına duyarlılık nedeniyle sınırlıdırlar.
Yeni çoklayıcı, konik yönlü bağlayıcıların ve etkili orta kaplamanın avantajlarını birleştirerek bu sınırlamaların üstesinden gelir. Anizotropik kaplama, geniş bir bant genişliğinde yüksek PER sağlayan önemli bir çift kırılma sergiler. Bu tasarım ilkesi, terahertz entegrasyonu için ölçeklenebilir ve pratik bir çözüm sağlayarak geleneksel yöntemlerden bir ayrılığa işaret ediyor.
Çoklayıcının deneysel doğrulaması olağanüstü performansını doğruladı. Cihaz 225-330 GHz aralığında verimli bir şekilde çalışarak %37,8'lik kesirli bant genişliğine ulaşırken PER'yi 20 dB'nin üzerinde tutuyor. Kompakt boyutu ve standart üretim süreçleriyle uyumluluğu, seri üretime uygun olmasını sağlar.
Dr. Gao, "Bu yenilik yalnızca terahertz iletişim sistemlerinin verimliliğini artırmakla kalmıyor, aynı zamanda daha güçlü ve güvenilir, yüksek hızlı kablosuz ağların yolunu da açıyor."
Bu teknolojinin potansiyel uygulamaları iletişim sistemlerinin ötesine uzanmaktadır. Çoklayıcı, spektrum kullanımını iyileştirerek radar, görüntüleme ve Nesnelerin İnterneti gibi alanlardaki ilerlemeleri hızlandırabilir. Profesör Withayachumnankul, "On yıl içinde bu terahertz teknolojilerinin geniş çapta benimsenmesini ve çeşitli endüstrilere entegre edilmesini bekliyoruz" dedi.
Çoklayıcı aynı zamanda ekip tarafından geliştirilen daha önceki hüzme oluşturma cihazlarıyla da sorunsuz bir şekilde entegre edilebilir ve birleşik bir platformda gelişmiş iletişim işlevlerine olanak tanır. Bu uyumluluk, etkili orta kaplamalı dielektrik dalga kılavuzu platformunun çok yönlülüğünü ve ölçeklenebilirliğini vurgulamaktadır.
Ekibin araştırma bulguları, fotonik terahertz teknolojisinin ilerlemesindeki önemi vurgulanarak Laser & Photonic Reviews dergisinde yayınlandı. Profesör Fujita şunu belirtti: "Kritik teknik engellerin aşılmasıyla, bu yeniliğin bu alandaki ilgiyi ve araştırma faaliyetlerini canlandırması bekleniyor."
Araştırmacılar, çalışmalarının önümüzdeki yıllarda yeni uygulamalara ve daha ileri teknolojik gelişmelere ilham vereceğini ve sonuçta ticari prototiplere ve ürünlere yol açacağını öngörüyor.
Bu çoklayıcı, terahertz iletişiminin potansiyelinin ortaya çıkarılmasında önemli bir ileri adımı temsil ediyor. Benzersiz performans ölçümleriyle entegre terahertz cihazları için yeni bir standart belirliyor.
Yüksek hızlı, yüksek kapasiteli iletişim ağlarına olan talep artmaya devam ederken, bu tür yenilikler kablosuz teknolojinin geleceğini şekillendirmede çok önemli bir rol oynayacak.
Gönderim zamanı: 16 Aralık 2024