Первая в мире демонстрация прозрачного реле и коммутации терагерцового сигнала

Apr 20, 2023

6 июня 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

корректура

Национальным институтом информационных и коммуникационных технологий (NICT)

Команда, включающая исследователей из Национального института информационных и коммуникационных технологий; «Сумитомо Осака Цемент Ко., Лтд.»; Нагойский технологический институт; и Университет Васэда совместно разработали первую в мире систему прозрачной ретрансляции, маршрутизации и коммутации высокоскоростных сигналов терагерцового диапазона в разные места.

Было успешно продемонстрировано прямое преобразование терагерцового сигнала со скоростью 32 Гбит/с в диапазоне 285 ГГц в оптоволокно и его прозрачный ретранслятор, а также переключение на разные точки доступа за сверхкороткие промежутки времени.

Ключевые технологии включают недавно разработанный оптический модулятор с низкими потерями для прямого преобразования сигналов терагерцового диапазона в оптические сигналы и адаптивную оптоволоконную беспроводную технологию для сверхбыстрого переключения сигналов терагерцового диапазона. Разработанная система преодолевает недостатки радиосвязи в терагерцовом диапазоне, такие как высокие потери свободного пространства, слабая проникающая способность и ограниченное покрытие связи, открывая путь для развертывания терагерцовой связи за пределами сетей 5G и 6G.

Результаты этой демонстрации были опубликованы в виде документа после истечения крайнего срока на Международной конференции по оптоволоконной связи 2023 года (OFC 2023).

Радиочастоты в терагерцовом диапазоне являются многообещающими кандидатами для сверхвысокой скорости передачи данных в сетях 5G и 6G. Недавно для мобильных и фиксированных услуг был открыт слот 160 ГГц в диапазоне 275–450 ГГц. Однако высокие потери в свободном пространстве и слабая проникающая способность остаются узкими местами, что затрудняет передачу сигналов на большие расстояния, например, с улицы в помещение или в среде с препятствиями.

Прозрачная ретрансляция и маршрутизация терагерцовых сигналов между различными точками имеют решающее значение для преодоления этих недостатков и расширения зоны покрытия связи. Однако эти функции невозможно реализовать с помощью современных электронных технологий. Кроме того, узкая ширина луча терагерцевых сигналов затрудняет обеспечение бесперебойной связи во время движения пользователей. Переключение терагерцового сигнала между разными направлениями и местоположениями имеет решающее значение для поддержания связи с конечными пользователями.

Однако эта критическая проблема еще не решена с помощью электронных или фотонных технологий. Также важно включать и выключать излучение терагерцовых сигналов через соответствующие промежутки времени для экономии энергии и уменьшения помех.

В этом исследовании команда продемонстрировала первую систему прозрачной ретрансляции, маршрутизации и коммутации терагерцовых сигналов в диапазоне 285 ГГц, используя две ключевые технологии: (i) недавно разработанный оптический модулятор с низкими потерями и (ii) адаптивный волоконно-беспроводная технология с использованием сверхбыстрого лазера с перестраиваемой длиной волны. В системе терагерцовые сигналы принимаются и непосредственно преобразуются в оптические сигналы с помощью устройств терагерцово-оптического преобразования с оптическими модуляторами с малыми потерями.