Будущее беспроводной связи – в терагерцовом диапазоне

Инженеры из Австралии разработали новую платформу, которая могла бы объединить телекоммуникационные и оптические передачи.

Ученые из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее и Канберре, Университета Аделаиды, Университета Южной Австралии и Австралийского национального университета экспериментально продемонстрировали свою систему, используя новую длину волны передачи с большей пропускной способностью, чем та, которая в настоящее время используются в беспроводной связи. Эти эксперименты открывают новые горизонты в области технологий связи и оптики.

Оптические волокна являются лидерами в быстрой передаче данных, а данные кодируются с помощью микроволнового излучения. Микроволновое излучение является типом электромагнитного излучения с более длинными волнами и, следовательно, с более низкими частотами, чем видимый свет. Текущие микроволновые беспроводные сети работают в нижней части терагерцового диапазона. В наш нынешний цифровой век, который требует быстрой передачи больших объемов данных, ограничения микроволновой полосы пропускания становятся все более очевидными.

В своем исследовании ученые изучили терагерцовое излучение, которое имеет более короткие длины волн, чем микроволновое, и, следовательно, имеет более высокую пропускную способность для передачи данных. Кроме этого, терагерцовое излучение обеспечивает более сфокусированный сигнал, который может повысить эффективность станций связи и снизить потребление энергии мобильными башнями. «Я думаю, что переход на терагерцовые частоты станет будущим беспроводных коммуникаций», - сказал Шагхик Атакарамианс (Shaghik Atakaramians), автор статьи. Однако ученые не смогли разработать терагерцовый магнитный источник, необходимый шаг для использования магнитной природы света для терагерцовых устройств.

Ученые исследовали изменение структуры терагерцовых волн при взаимодействии с объектом. В предыдущей работе Атакарамианс с сотрудниками предположил, что магнитный терагерцовый источник мог бы быть получен, когда излучение точечного источника направляется через субволновое волокно с меньшим диаметром, чем длина волны излучения. В этом исследовании они экспериментально продемонстрировали свою концепцию, направив терагерцовое излучение через узкое отверстие, прилегающее к волокну с субволновым диаметром. Волокно было изготовлено из стекла, которое поддерживает циркулирующее электрическое поле, что имеет решающее значение для магнитной индукции и улучшения терагерцового излучения.

«Создание терагерцовых магнитных источников открывает нам новые направления», - сказал Атакарамианс. Терагерцовые магнитные источники могут помочь в разработке микро- и наноустройств. Например, терагерцовые проверки безопасности в аэропортах могли выявлять скрытые предметы и взрывчатые материалы так же эффективно, как и рентгеновские лучи, но без опасности ионизации.

Другим преимуществом платформы источник—оптоволокно, в данном случае с использованием магнитного источника терагерцовых волн, является проверенная способность изменять усиление терагерцовых передач путем настройки системы. «Мы могли бы определить тип ответа, который мы получали от системы, изменив относительную ориентацию источника и волокна», - сказал Атакарамианс.

Он подчеркнул, что способность избирательно усиливать излучение не ограничивается терагерцовыми волнами. «Концептуальное значение здесь применимо ко всему электромагнитному спектру и источникам атомной радиации», - сказал Шахраам Афшар (Shahraam Afshar), директор по исследованиям. Это открывает новые двери для развития в широком спектре нанотехнологий и квантовых технологий, таких как квантовая обработка сигналов.

Схема установки. Апертура в металлическом экране с диэлектрическим волокном, расположенным сверху, действующим как магнитный дипольный эмиттер при возбуждении волной, падающей на апертуру

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365