Tha seòrsa ùr de ioma-fhillteadair terahertz air comas dàta a dhùblachadh agus conaltradh 6G a leasachadh gu mòr le leud-bann gun samhail agus call dàta ìosal.
Tha luchd-rannsachaidh air iomadaiche terahertz le bann-leathann fìor fharsaing a thoirt a-steach a dhùblaicheas comas dàta agus a bheir adhartasan rèabhlaideach gu 6G agus nas fhaide air falbh. (Stòr ìomhaigh: Getty Images)
Tha conaltradh gun uèir den ath ghinealach, air a riochdachadh le teicneòlas terahertz, a’ gealltainn ath-bhualadh a thoirt do thar-chur dàta.
Bidh na siostaman seo ag obair aig triceadan terahertz, a’ tabhann leud-bann gun choimeas airson tar-chur dàta is conaltradh thar-luath. Ach, gus an làn chomas seo a thoirt gu buil, feumar faighinn thairis air dùbhlain theicnigeach mòra, gu h-àraidh ann a bhith a’ riaghladh agus a’ cleachdadh an speactram a tha ri fhaighinn gu h-èifeachdach.
Tha adhartas ùr-ghnàthach air dèiligeadh ris an dùbhlan seo: a’ chiad ioma-fhillteadair polarachaidh terahertz ultra-leathann-bann-aonaichte air a thoirt gu buil air àrd-ùrlar silicon gun fho-strat.
Tha an dealbhadh ùr-ghnàthach seo ag amas air a’ chòmhlan J fo-terahertz (220-330 GHz) agus tha e ag amas air conaltradh atharrachadh airson 6G agus nas fhaide air falbh. Bidh an inneal gu h-èifeachdach a’ dùblachadh comas dàta agus aig an aon àm a’ cumail ìre call dàta ìosal, a’ rèiteachadh na slighe airson lìonraidhean gun uèir àrd-astar èifeachdach agus earbsach.
Tha an sgioba air cùl a’ chlach-mhìle seo a’ toirt a-steach an t-Ollamh Withawat Withayachumnankul bho Sgoil Innleadaireachd Dealain is Meacanaigeach Oilthigh Adelaide, an Dr Weijie Gao, a tha a-nis na neach-rannsachaidh iar-dhotaireil aig Oilthigh Osaka, agus an t-Ollamh Masayuki Fujita.
Thuirt an t-Ollamh Withayachumnankul, “Leigidh an ioma-fhillteadair pòlarachaidh a thathar a’ moladh le iomadh sruth dàta a bhith air an tar-chur aig an aon àm taobh a-staigh an aon chòmhlan tricead, a’ dùblachadh comas dàta gu h-èifeachdach.” Tha an leud-bann coimeasach a choileanas an inneal gun samhail thar raon tricead sam bith, a’ riochdachadh leum mòr airson ioma-fhillteadairean amalaichte.
Tha ioma-phleacsairean pòlarachaidh riatanach ann an conaltradh an latha an-diugh oir leigidh iad le iomadh comharra an aon chòmhlan tricead a cho-roinn, a’ leasachadh comas seanail gu mòr.
Tha an inneal ùr a’ coileanadh seo le bhith a’ cleachdadh luchd-ceangail stiùiridh cònail agus còmhdach meadhanach èifeachdach anisotropic. Bidh na co-phàirtean seo a’ neartachadh dà-bhriseadh pòlarachaidh, agus mar thoradh air sin tha co-mheas cuir às do phòlarachadh àrd (PER) agus leud-bann farsaing - prìomh fheartan siostaman conaltraidh terahertz èifeachdach.
Eu-coltach ri dealbhaidhean traidiseanta a tha an urra ri treòraichean-tonn neo-chothromach iom-fhillte agus an urra ri tricead, bidh an ioma-fhillteadair ùr a’ cleachdadh còmhdach anisotropic le dìreach glè bheag de dh’eisimeileachd tricead. Tha an dòigh-obrach seo a’ cleachdadh gu h-iomlan an leud-bann farsaing a tha air a thoirt seachad leis na ceanglaichean cònail.
Is e an toradh leud-bann beag faisg air 40%, PER cuibheasach nas àirde na 20 dB, agus call cuir a-steach as ìsle de mu 1 dB. Tha na tomhasan coileanaidh seo fada nas fheàrr na tomhasan dealbhaidhean optigeach is meanbh-thonn a th’ ann mar-thà, a bhios gu tric a’ fulang le leud-bann cumhang agus call àrd.
Chan e a-mhàin gu bheil obair na sgioba rannsachaidh a’ neartachadh èifeachdas shiostaman terahertz ach tha i cuideachd a’ leagail na bunait airson linn ùr ann an conaltradh gun uèir. Thuirt an Dr Gao, “Tha an innleachdas seo na phrìomh dhraibhear ann a bhith a’ fuasgladh comas conaltraidh terahertz.” Am measg nan tagraidhean tha sruthadh bhidio àrd-mhìneachaidh, fìrinn leasaichte, agus lìonraidhean gluasadach an ath ghinealach leithid 6G.
Tha crìochan mòra mu choinneamh fhuasglaidhean traidiseanta riaghlaidh pòlarachadh terahertz, leithid transducers modh ortogonal (OMTn) stèidhichte air treòraichean tonn meatailt ceart-cheàrnach. Bidh treòraichean tonn meatailt a’ fulang call ohmic nas motha aig triceadan nas àirde, agus tha na pròiseasan saothrachaidh aca iom-fhillte air sgàth riatanasan geoimeatrach teann.
Bidh ioma-fhillteadairean pòlarachaidh optaigeach, a’ gabhail a-steach an fheadhainn a bhios a’ cleachdadh eadar-theachdairean Mach-Zehnder no criostalan fotonaigeach, a’ tabhann comas amalachaidh nas fheàrr agus call nas ìsle ach gu tric bidh feum aca air co-rèiteachaidhean eadar leud-bann, dlùths agus iom-fhillteachd saothrachaidh.
Tha luchd-ceangail stiùiridh air an cleachdadh gu farsaing ann an siostaman optaigeach agus feumaidh iad dà-bhriseadh pòlarachaidh làidir gus meud teann agus PER àrd a choileanadh. Ach, tha iad air an cuingealachadh le leud-bann cumhang agus cugallachd ri fulangas saothrachaidh.
Tha an ioma-fhillteadair ùr a’ cothlamadh buannachdan luchd-ceangail stiùiridh cònail agus còmhdach meadhanach èifeachdach, a’ faighinn thairis air na crìochan sin. Tha an còmhdach anisotropic a’ nochdadh dà-bhriseadh mòr, a’ dèanamh cinnteach à PER àrd thar leud-bann farsaing. Tha am prionnsapal dealbhaidh seo a’ comharrachadh gluasad bho dhòighean traidiseanta, a’ toirt seachad fuasgladh sgèileachail agus practaigeach airson amalachadh terahertz.
Dhearbh dearbhadh deuchainneach air an ioma-fhillteadair a choileanadh air leth. Bidh an inneal ag obair gu h-èifeachdach anns an raon 225-330 GHz, a’ coileanadh leud-bann briste de 37.8% fhad ‘s a tha e a’ cumail PER os cionn 20 dB. Tha a mheud teann agus co-chòrdalachd ri pròiseasan saothrachaidh àbhaisteach ga dhèanamh freagarrach airson cinneasachadh mòr.
Thuirt an Dr Gao, “Chan e a-mhàin gu bheil an innleachdas seo a’ neartachadh èifeachdas shiostaman conaltraidh terahertz ach tha e cuideachd a’ rèiteachadh na slighe airson lìonraidhean gun uèir àrd-astar nas cumhachdaiche agus nas earbsaiche.”
Tha comas nan tagraidhean a dh’ fhaodadh a bhith aig an teicneòlas seo a’ dol nas fhaide na siostaman conaltraidh. Le bhith a’ leasachadh cleachdadh speactram, faodaidh an ioma-fhillteadair adhartasan a bhrosnachadh ann an raointean leithid radar, ìomhaighean, agus an t-Eadar-lìon Rudan. “Taobh a-staigh deich bliadhna, tha sinn an dùil gum bi na teicneòlasan terahertz seo air an gabhail os làimh gu farsaing agus air an amalachadh thar diofar ghnìomhachasan," thuirt an t-Ollamh Withayachumnankul.
Faodar an ioma-fhillteadair a thoirt a-steach gu rèidh le innealan beamforming a chaidh a leasachadh leis an sgioba roimhe, a’ comasachadh gnìomhan conaltraidh adhartach air àrd-ùrlar aonaichte. Tha an co-chòrdalachd seo a’ soilleireachadh ioma-chruthachd agus sùbailteachd an àrd-ùrlar stiùiridh tonn dielectric èifeachdach le còmhdach meadhanach.
Chaidh toraidhean rannsachaidh na sgioba fhoillseachadh anns an iris Laser & Photonic Reviews, a’ cur cuideam air cho cudromach ’s a tha iad ann a bhith a’ leasachadh teicneòlas terahertz fotonach. Thuirt an t-Ollamh Fujita, “Le bhith a’ faighinn thairis air cnapan-starra teicnigeach cudromach, thathar an dùil gun brosnaich an innleachdas seo ùidh agus gnìomhachd rannsachaidh san raon.”
Tha an luchd-rannsachaidh an dùil gun brosnaich an obair aca tagraidhean ùra agus leasachaidhean teicneòlais a bharrachd anns na bliadhnachan ri teachd, a’ leantainn gu prototypes agus toraidhean malairteach aig a’ cheann thall.
Tha an ioma-fhillteadair seo a’ riochdachadh ceum cudromach air adhart ann a bhith a’ fuasgladh comas conaltraidh terahertz. Tha e a’ suidheachadh ìre ùr airson innealan terahertz amalaichte leis na meatairean coileanaidh gun samhail aige.
Mar a tha an t-iarrtas airson lìonraidhean conaltraidh àrd-astar is àrd-chomasach a’ sìor fhàs, bidh pàirt chudromach aig na h-innleachdan sin ann a bhith a’ cumadh àm ri teachd teicneòlais gun uèir.
Àm puist: 16 Dùbhlachd 2024