6G dhe më tej: Çipi Multiplekser i Silikonit do të Nxisë Komunikimet e Gjeneratës Tjetër

Një dizajn i ri i çipit të vogël prej silikoni i quajtur multiplekser do të menaxhojë në mënyrë efektive valët terahertz të cilat janë kryesore për gjeneratën e ardhshme të komunikimeve: 6G dhe më gjerë.

Studiuesit nga Universiteti Osaka, Japoni dhe Universiteti i Adelaide, Australi kanë punuar së bashku për të prodhuar multiplekserin e ri të bërë nga silikon i pastër për komunikime me valë terahertz në brezin 300 GHz.

“Në mënyrë që të kontrollohet gjerësia e bandës së madhe spektrale të valëve terahertz, një multiplekser, i cili përdoret për të ndarë dhe bashkuar sinjalet, është kritik për ndarjen e informacionit në pjesë të menaxhueshme që mund të përpunohen më lehtë dhe kështu që mund të transmetohen më shpejt nga një pajisje në një tjetër,”- tha Profesori i Asociuar Withawat Withayachumnankul nga Shkolla e Inxhinierisë Elektrike dhe Elektronike në Universitetin e Adelaidës.

“Deri më tani multipleksuesit kompaktë dhe praktikë nuk janë zhvilluar për intervalin terahertz. Multipleksuesit e rinj terahertz, të cilët janë ekonomik për t’u prodhuar, do të jenë jashtëzakonisht të dobishëm për komunikimet pa kabëll.

“Forma e çipeve që kemi zhvilluar është çelësi për kombinimin dhe ndarjen e kanaleve në mënyrë që më shumë të dhëna të mund të përpunohen më shpejt. Thjeshtësia është bukuria e saj.”

Njerëzit në të gjithë botën gjithnjë e më shumë po përdorin pajisje celularë për të hyrë në internet dhe numri i pajisjeve të lidhura po shumëfishohet në mënyrë eksponenciale. Së shpejti makineritë do të komunikojnë me njëra-tjetrën në Internet of Things, gjë që do të kërkojë rrjete pa kabëll edhe më të fuqishme në gjendje të transferojnë vëllime të mëdha të të dhënave në mënyrë të shpejtë.

Valët Terahertz janë një pjesë e spektrit elektromagnetik që ka një bandë të gjërë spektrale të papërpunuar që është shumë më e gjerë se ajo e komunikimeve konvencionale pa kabëll, e cila bazohet në mikrovalë. Ekipi ka zhvilluar multiplekser ultra-kompaktë dhe efikas terahertz, falë një procesi të ri të tunelimit optik.

“Një multiplekser optik tipik me katër kanale mund të shtrihet në më shumë se gjatësi vale 2000. Kjo do të ishte rreth dy metra në gjatësi në brezin 300 GHz,”- tha Dr Daniel Headland nga Universiteti i Osaka i cili është autori kryesor i studimit.

“Pajisja jonë është thjesht 25 gjatësi vale, e cila ofron ulje dramatike të madhësisë me një faktor prej 6000.”

Multiplekseri i ri mbulon një gjerësi bande spektrale që është mbi 30 herë më shumë se spektri total që është alokuar në Japoni për 4G / LTE, teknologjia më e shpejtë mobile aktualisht në dispozicion dhe 5G që është gjenerata e ardhshme, e kombinuar. Ndërsa gjerësia e brezit lidhet me shpejtësinë e të dhënave, transmetimi dixhital me shpejtësi të lartë është i mundur me multiplekserin e ri.

“Multiplekseri ynë me katër kanale mund të mbështesë potencialisht shkallën e të dhënave totale prej 48 gigabit në sekondë (Gbit/s), ekuivalente me atë të videos së pakompresuar me definicion ultra të lartë 8K që transmetohet në kohë reale,”- tha Profesor i Asociuar Masayuki Fujita, udhëheqësi i ekipit nga Osaka Universiteti.

“Për ta bërë të gjithë sistemin të lëvizshëm, ne planifikojmë të integrojmë këtë multiplekser me diodat rezonante të tunelimit për të siguruar marrës kompakt, me shumë kanale terahertz.”

Skema e modulimit e përdorur në studimin e ekipit ishte mjaft themelore; fuqia terahertz thjesht ndizet dhe fiket për të transmetuar të dhëna binare. Teknikat më të përparuara janë në dispozicion që mund të shtrydhin nivele edhe më të larta të të dhënave drejt 1 Terabit/s në një shpërndarje të caktuar të gjerësisë së brezit.

“Multiplekseri i ri mund të prodhohet në masë, ashtu çipet kompjuterike, por shumë më i thjeshtë. Pra, depërtimi në shkallë të gjerë është i mundur,”- tha profesori Tadao Nagatsuma nga Universiteti i Osakës.

“Kjo do të mundësonte aplikime në 6G dhe më gjerë, si dhe Internet of Things dhe komunikime me probabilitet të ulët të ndërprerjes midis avionëve kompaktë siç janë dronët autonome.”

Ky studim, i cili është botuar në revistën Optica dhe u financua nga Programi i financimit CREST i Agjencisë Japoneze të Shkencës dhe Teknologjisë (JST), granti KAKENHI dhe granti i Discovery i Këshillit të Kërkimeve Australiane (ARC), bazohet në punën e ekipit në vitin 2020 kur ata krijuan mikro-fotonikë silikoni pa substrate, pa metale, silikon për pajisje efikase të integruara terahertz. Kjo risi hapi një shteg për të shndërruar multipleksuesit ekzistues nanofotonikë në fushën terahertz.