Связью следующего поколения будет управлять кремниевый чип

Исследователи из Университета Осаки, Япония, и Университета Аделаиды, Австралия, работали вместе над созданием нового мультиплексора из чистого кремния для связи в терагерцовом диапазоне 300 ГГц.

«Чтобы управлять большой спектральной полосой терагерцовых волн, мультиплексор, который используется для разделения и объединения сигналов, имеет решающее значение для разделения информации на управляемые фрагменты, которые могут быть более легко обработаны и поэтому могут быстрее передаваться с одного устройства на другой, - сказал доцент Витават Витаячумнанкул (Withawat Withayachumnankul) из Школы электротехники и электроники Аделаидского университета. - До сих пор не были разработаны компактные и практичные мультиплексоры для терагерцового диапазона. Новые терагерцовые мультиплексоры, которые экономичны в производстве, будут чрезвычайно полезны для сверхширокополосной беспроводной связи. Форма чипов, которые мы разработали, является ключом к объединению и разделению каналов, чтобы можно было быстрее обрабатывать больше данных. Простота - это ее красота».

Волны терагерцового диапазона - это часть электромагнитного спектра, имеющая номинальную спектральную полосу пропускания, которая намного шире, чем у традиционной беспроводной связи, основанной на микроволнах. Команда разработала сверхкомпактные и эффективные мультиплексоры терагерцового диапазона благодаря новому процессу оптического туннелирования.

«Типичный четырехканальный оптический мультиплексор может охватывать более 2000 длин волн. Это составит около двух метров в длину в диапазоне 300 ГГц, - сказал д-р Дэниел Хедленд (Daniel Headland) из Университета Осаки, ведущий автор исследования. - Наше устройство имеет всего 25 длин волн в поперечнике, что позволяет уменьшить размер в 6000 раз».

Новый мультиплексор покрывает спектральную полосу пропускания, которая более чем в 30 раз превышает общий спектр, выделенный в Японии для 4G/LTE, самой быстрой мобильной технологии, доступной в настоящее время, и 5G, следующего поколения, вместе взятых. Поскольку полоса пропускания связана со скоростью передачи данных, с новым мультиплексором возможна сверхвысокоскоростная цифровая передача.

«Наш четырехканальный мультиплексор потенциально может поддерживать совокупную скорость передачи данных 48 Гбит/с, что эквивалентно скорости передачи несжатого видео сверхвысокой четкости 8K в режиме реального времени, - сказал доц. Масаюки Фудзита (Masayuki Fujita), руководитель группы из Университета Осаки. - Чтобы сделать всю систему портативной, мы планируем интегрировать этот мультиплексор с резонансно-туннельными диодами, чтобы получить компактные многоканальные приемопередатчики терагерцового диапазона».

Схема модуляции, использованная в исследовании группы, была довольно простой. Мощность терагерцового диапазона просто включалась и выключалась для передачи двоичных данных. Доступны более продвинутые методы, которые могут сжимать даже более высокие скорости передачи данных до 1 Тб/с при заданном выделении полосы пропускания.

«Новый мультиплексор может производиться серийно, как и компьютерные микросхемы, но намного проще. Таким образом, возможно широкомасштабное проникновение на рынок», - отметил проф. Тадао Нагацума (Tadao Nagatsuma) из Университета Осаки. - Это позволит использовать приложения в 6G и выше, а также Интернет вещей и связь с низкой вероятностью перехвата между компактными самолетами, такими как автономные дроны».

Новая конструкция сверхмалого кремниевого чипа, называемого мультиплексором, будет эффективно управлять терагерцовыми волнами, которые являются ключевыми для следующего поколения коммуникаций: 6G и выше

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