Et trick til at tæmme terahertz -transmissioner

Et forskerteam fra Osaka University har introduceret en ny terahertz -detektor, der tillader ekstrem hurtig trådløs datakommunikation og meget følsom radar ved hjælp af et frekvensområde, der tidligere har været meget svært at arbejde med. Deres tilgang kombinerede følsom elektronik og en ny metode til håndtering af høje frekvenser for at nå det længe søgt mål om at bruge terahertz-stråling til afsendelse og modtagelse af trådløse data. Den rekord på 30 gigabit pr. Sekund fejlfrit transmission i realtid, de opnåede, kan føre vejen for næste generations (6G) mobilnetværksteknologi.

Trådløse data er meget efterspurgte. Mobiltelefoner har ikke kun brug for høje hastigheder for at streame videoer på farten, men nogle mennesker, der bor i landdistrikterne, er helt afhængige af trådløs til deres hjemlige bredbåndsforbindelser. Terahertz -stråling - elektromagnetiske bølger med frekvenser omkring 10 ¹² cyklusser i sekundet - har længe fristet både forskere og mobiltelefonselskaber. Den høje frekvens af terahertz -stråling ville gøre det muligt at transmittere flere data pr. Sekund, sammenlignet med den nuværende standard på cirka 800 MHz. Imidlertid, en praktisk terahertz -modtager er forblevet undvigende, af to hovedårsager. Først, de elektromagnetiske svingninger er bare for hurtige til konventionel elektronik at håndtere, og både terahertz -oscillatoren og detektoren har dårlig effektivitet. Sekund, den termiske støj fra rumtemperaturdetektoren tilslører de modtagne signaler ovenfor.

Nu, forskere ved Osaka University har opfundet en ny modtager, der ikke kun overvinder disse forhindringer, det satte også rekorden for den hurtigste fejlfri realtidsoverførselshastighed til dato. De brugte en særlig elektronisk komponent kaldet en resonant tunneldiode. I modsætning til normal elektronik - for hvilken strømmen altid stiger ved større spændinger - i en resonant tunneldiode, der er en specifik "resonans" spænding, der giver spidsstrømmen. Dermed, der findes et område, hvor strømmen faktisk falder med stigende spænding. Denne ikke -lineære adfærd gør det muligt for forskerne at synkronisere de hurtigt modtagne terahertz -signaler med en intern elektronisk oscillator i enheden, og derefter adskille dataene fra bærebølgen. Til sidst, følsomheden blev forstærket med en faktor 10, 000. "Blandt alle elektronisk baserede systemer, vores opnåede den højeste fejlfri datahastighed for trådløs transmission, "siger første forfatter Yousuke Nishida.

Mobiltelefontårne ​​er ikke de eneste steder, du kan finde terahertz -stråling i fremtiden. "Denne teknologi kan tages i brug i en lang række applikationer, ud over næste generations 6G trådløs kommunikation. Disse omfatter spektroskopisk sansning, ikke-destruktiv inspektion, og radar i høj opløsning, "tilføjer den tilsvarende forfatter Masayuki Fujita.