Chip multiplexor siliciu pentru a spori comunicațiile de generația următoare

Diagrama multiplexor integrat, care arată că unda terahertz în bandă largă este împărțită în patru frecvențe diferite, fiecare capabil să transporte informații digitale. Credit: Universitatea Osaka

Un nou design al cipului de siliciu ultra-mic numit multiplexor va gestiona efectiv undele terahertz, care sunt cheia pentru următoarea generație de comunicații: 6G și nu numai.

Cercetătorii de la Universitatea Osaka, Japonia și Universitatea din Adelaide, Australia, au lucrat împreună pentru a produce un nou multiplexor din siliciu pur pentru comunicații cu fascicul terahertz în banda de 300 GHz.

“Pentru a controla lățimea de bandă a spectrului mare de unde terahertz, un multiplexor, care este utilizat pentru a împărți și a uni semnale, este esențial pentru împărțirea informațiilor în bucăți gestionabile care pot fi procesate și transmise mai ușor. Mai rapid de la un dispozitiv la altul, ”, A declarat profesor asociat Withawat Withayachumnankul de la Universitatea din Adelaide Școala de inginerie electrică și electronică.

„Până în prezent nu au fost dezvoltate multiplexoare compacte și practice pentru intervalul terahertz. Noile multiplexoare terahertz, care sunt economice de fabricat, vor fi extrem de utile pentru comunicațiile fără fir ultra-largă.

„Forma cipurilor pe care le-am dezvoltat este cheia combinării și divizării canalelor, astfel încât mai multe date să poată fi procesate mai rapid. Simplitatea este frumusețea ei. ”

Experimentarea multiplexorului cu siliciu

Experimentați cu multiplexorul, arătând conexiunea la sistemele externe. Multiplexorul nu are nicio formă de suport. Credit: Universitatea Osaka

Oamenii din întreaga lume folosesc din ce în ce mai multe dispozitive mobile pentru a accesa internetul, iar numărul de dispozitive conectate se înmulțește exponențial. În curând, mașinile vor comunica între ele pe Internetul obiectelor, ceea ce va necesita rețele fără fir și mai puternice, capabile să transfere rapid volume mari de date.

Undele Terahertz sunt o parte a spectrului electromagnetic care are o bandă spectrală largă, care este mult mai largă decât cea a comunicațiilor fără fir convenționale, care se bazează pe microunde. Echipa a dezvoltat multiplexoare terahertz ultra-compacte și eficiente, datorită unui nou proces de tunelare optică.

„Un multiplexor optic tipic cu patru canale poate fi extins la peste 2.000 de lungimi de undă. Asta ar avea o lungime de aproximativ doi metri în banda de 300 GHz ”, a spus Dr. Daniel Headland de la Universitatea Osaka, care este autorul principal al studiului.

„Dispozitivul nostru are doar 25 de lungimi de undă, ceea ce oferă reduceri dramatice de dimensiuni cu un factor de 6000”.

Multiplexor cu siliciu

Imagini ale multiplexorului cu siliciu. Credit: Universitatea Osaka

Noul multiplexor acoperă o lățime de bandă spectrală care este de peste 30 de ori spectrul total alocat în Japonia pentru 4G / LTE, cea mai rapidă tehnologie mobilă disponibilă în prezent și 5G, care este de generația următoare, combinate. În timp ce lățimea de bandă este legată de viteza datelor, transmisia digitală de mare viteză este posibilă cu noul multiplexor.

„Multiplexorul nostru cu patru canale poate suporta o rată totală de date de 48 gigabiți pe secundă (Gbit / s), echivalentă cu cea a videoclipului în timp real de 8K necomprimat cu ultra-înaltă definiție”, a declarat profesorul asociat. Masayuki Fujita, liderul echipei de la Universitatea din Osaka.

„Pentru a face întregul sistem portabil, intenționăm să integrăm acest multiplexor cu diode de tunelare rezonante pentru a oferi un receptor de canale terahertz compact, multi-canal.”

Schema de modulație utilizată în studiul de echipă a fost destul de simplă; puterea terahertz este pur și simplu pornită și oprită pentru a transmite date binare. Sunt disponibile tehnici mai avansate care pot strânge niveluri chiar mai ridicate de date către 1 Terabit / s într-o anumită distribuție a lățimii de bandă.

„Noul multiplexor poate fi produs în serie, la fel ca cipurile de computer, dar mult mai simplu. Deci este posibilă penetrarea pe scară largă “, a spus profesorul Tadao Nagatsuma de la Universitatea din Osaka.

„Acest lucru ar permite aplicații în 6G și nu numai, precum și Internetul obiectelor și întreruperea comunicațiilor cu probabilitate redusă între avioane compacte, cum ar fi drone autonome.

Acest studiu, care a fost publicat în jurnal OPTIC și a fost finanțat de programul de finanțare al Agenției de Știință și Tehnologie din Japonia (JST) CREST, grantul KAKENHI și Grantul de descoperire a Consiliului de cercetare australian (ARC), bazat pe munca în echipă din 2020, când au creat micro-siliciu fără substrat, fără metal -fotografie pentru dispozitive integrate terahertz eficiente. Această inovație a pregătit calea pentru transformarea multiplexoarelor nanofotonice existente în câmpul terahertz.

Referință: „Multiplexor de reglare integrat fără rețea pentru unde terahertz” de Daniel Headland, Withawat Withayachumnankul, Masayuki Fujita și Tadao Nagatsuma, 29 aprilie 2021, Optică.
DOI: 101364 /OPTICĂ.420715

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.