Forskere tager terahertz dataforbindelser rundt i svinget

En off-the-wall ny undersøgelse af Brown University forskere viser, at terahertz frekvens dataforbindelser kan hoppe rundt i et rum uden at tabe for mange data. Resultaterne er gode nyheder for muligheden for fremtidige terahertz trådløse datanetværk, som har potentiale til at transportere mange gange flere data end nuværende netværk.

Dagens mobilnetværk og Wi-Fi-systemer er afhængige af mikrobølgestråling til at transportere data, men kravet om mere og mere båndbredde bliver hurtigt mere end mikrobølger kan klare. Det har forskere tænkt på at overføre data om højfrekvente terahertz-bølger, som har op til 100 gange mikrobølgernes databærende kapacitet. Men terahertz kommunikationsteknologi er i sin begyndelse. Der er meget grundforskning, der skal udføres, og masser af udfordringer at overvinde.

For eksempel, det er blevet antaget, at terahertz -forbindelser ville kræve en direkte sigtelinje mellem sender og modtager. I modsætning til mikrobølger, terahertz -bølger er helt blokeret af de fleste faste objekter. Og antagelsen har været, at det ikke er muligt at hoppe en terahertz -stråle rundt - sig f.eks. fra en væg eller to - for at finde en klar sti omkring et objekt.

"Jeg synes, det er rimeligt at sige, at de fleste mennesker i terahertz -feltet ville fortælle dig, at der ville være for meget strømtab ved disse bounces, og derfor vil forbindelser, der ikke er synlige, ikke være mulige i terahertz, "sagde Daniel Mittleman, en professor ved Brown University's School of Engineering og seniorforfatter af den nye forskning, der blev offentliggjort i APL Photonics . "Men vores arbejde indikerer, at tabet faktisk er ret tåleligt i nogle tilfælde - ganske lidt mindre end mange mennesker ville have troet."

Til undersøgelsen, Mittleman og hans kolleger sprang terahertz -bølger ved fire forskellige frekvenser ud af forskellige objekter - spejle, metaldøre, cinderblock-vægge og andre-og målte bit-fejlfrekvensen for dataene på bølgen efter studsen. De viste, at acceptable bitfejlhastigheder var opnåelige med beskedne stigninger i signaleffekten.

"Bekymringen havde været, at for at få disse bounces og ikke miste dine data, du har brug for mere strøm, end det var muligt at generere, "Mittleman sagde." Vi viser, at du ikke har brug for så meget strøm, som du måske tror, ​​fordi tabet på studsen ikke er så meget, som du tror. "

I et forsøg, forskerne sprang en stråle af to vægge, muliggøre et vellykket link, når sender og modtager var rundt om et hjørne fra hinanden, uden nogen som helst direkte synsfelt. Det er et lovende fund for at understøtte ideen om terahertz lokalnetværk.

"Du kan forestille dig et trådløst netværk, "Forklarede Mittleman, "hvor en persons computer er forbundet til en terahertz-router, og der er direkte synsfelt mellem de to, men så går nogen imellem og blokerer strålen. Hvis du ikke kan finde en alternativ vej, det link vil blive lukket ned. Det, vi viser, er, at du måske stadig kan opretholde linket ved at søge efter en ny sti, der kan indebære at hoppe af en væg et eller andet sted. Der er teknologier i dag, der kan gøre den slags sti-søgning til lavere frekvenser, og der er ingen grund til, at de ikke kan udvikles til terahertz. "

Forskerne udførte også flere udendørs eksperimenter på terahertz trådløse links. En eksperimentel licens udstedt af FCC gør Brown til det eneste sted i landet, hvor udendørs forskning kan foretages lovligt ved disse frekvenser. Arbejdet er vigtigt, fordi forskere lige er begyndt at forstå detaljerne i, hvordan terahertz dataforbindelser opfører sig i elementerne, Siger Mittleman.

Deres undersøgelse fokuserede på det, der er kendt som spekulær refleksion. Når et signal overføres over lange afstande, bølgerne blæser ud og danner en stadigt større kegle. Som et resultat af den blussing, en del bølgerne hopper ud af jorden, før de når modtageren. Den reflekterede stråling kan forstyrre hovedsignalet, medmindre en dekoder kompenserer for det. Det er et velforstået fænomen inden for mikrobølgeoverførsel. Mittleman og hans kolleger ønskede at karakterisere det i terahertz -serien.

De viste, at denne form for interferens faktisk forekommer i terahertz -bølger, men forekommer i mindre grad over græs i forhold til beton. Det er sandsynligvis fordi græs har masser af vand, som har en tendens til at absorbere terahertz -bølger. Så over græs, den reflekterede stråle absorberes i større grad end beton, lader mindre af det forstyrre fjernlyset. Det betyder, at terahertz -forbindelser over græs kan være længere end dem over beton, fordi der er mindre interferens at håndtere, Siger Mittleman.

Men der er også en fordel ved den form for interferens med jorden.

"Den spekulære refleksion repræsenterer en anden mulig vej for dit signal, "Sagde Mittleman." Du kan forestille dig, at hvis din linje på stedet er blokeret, du kunne tænke på at hoppe det fra jorden for at komme dertil. "

Mittleman siger, at denne form for grundlæggende undersøgelser af terahertz -datatransmissions karakter er afgørende for at forstå, hvordan man kan designe netværksarkitekturen til fremtidige terahertz -datasystemer.