La puce de silicium sera le moteur des communications de nouvelle génération

«Afin de contrôler la grande bande passante spectrale des ondes térahertz, un multiplexeur, qui est utilisé pour diviser et joindre les signaux, est essentiel pour diviser les informations en blocs gérables qui peuvent être plus facilement traités et peuvent donc être transmis plus rapidement d’un appareil à un autre », a déclaré le professeur agrégé Withawat Withayachumnankul de l’École de génie électrique et électronique de l’Université d’Adélaïde.

«Jusqu’à présent, les multiplexeurs compacts et pratiques n’ont pas été développés pour la gamme térahertz. Les nouveaux multiplexeurs térahertz, qui sont économiques à fabriquer, seront extrêmement utiles pour les communications sans fil à très haut débit.

“La forme des puces que nous avons développées est la clé pour combiner et diviser les canaux afin que davantage de données puissent être traitées plus rapidement. La simplicité est sa beauté.”

Partout dans le monde, les gens utilisent de plus en plus des appareils mobiles pour accéder à Internet et le nombre d’appareils connectés se multiplie de façon exponentielle. Bientôt, les machines communiqueront entre elles dans l’Internet des objets, ce qui nécessitera des réseaux sans fil encore plus puissants capables de transférer rapidement de gros volumes de données.

Les ondes térahertz sont une partie du spectre électromagnétique qui a une bande passante spectrale brute qui est beaucoup plus large que celle des communications sans fil conventionnelles, qui sont basées sur les micro-ondes. L’équipe a développé des multiplexeurs térahertz ultra-compacts et efficaces, grâce à un nouveau procédé de tunneling optique.

“Un multiplexeur optique à quatre canaux typique pourrait couvrir plus de 2000 longueurs d’onde. Cela ferait environ deux mètres de longueur dans la bande 300 GHz”, a déclaré le Dr Daniel Headland de l’Université d’Osaka, auteur principal de l’étude.

“Notre appareil ne mesure que 25 longueurs d’onde, ce qui offre une réduction de taille spectaculaire d’un facteur de 6 000.”

Le nouveau multiplexeur couvre une bande passante spectrale qui est plus de 30 fois le spectre total alloué au Japon pour la 4G / LTE, la technologie mobile la plus rapide actuellement disponible et la 5G qui est la prochaine génération, combinées. La bande passante étant liée au débit de données, une transmission numérique ultra-rapide est possible avec le nouveau multiplexeur.

“Notre multiplexeur à quatre canaux peut potentiellement prendre en charge un débit de données agrégé de 48 gigabits par seconde (Gbit / s), équivalent à celui d’une vidéo ultra haute définition 8K non compressée diffusée en temps réel”, a déclaré le professeur agrégé Masayuki Fujita, chef de l’équipe d’Osaka. Université.

“Pour rendre l’ensemble du système portable, nous prévoyons d’intégrer ce multiplexeur avec des diodes tunnel résonnantes pour fournir des émetteurs-récepteurs térahertz multicanaux compacts.”

Le schéma de modulation utilisé dans l’étude de l’équipe était assez basique; La puissance térahertz était simplement activée et désactivée pour transmettre des données binaires. Des techniques plus avancées sont disponibles qui peuvent pousser des débits de données encore plus élevés vers 1 Terabit / s dans une allocation de bande passante donnée.

“Le nouveau multiplexeur peut être produit en série, tout comme les puces informatiques, mais beaucoup plus simple. Une pénétration du marché à grande échelle est donc possible”, a déclaré le professeur Tadao Nagatsuma de l’Université d’Osaka.

“Cela permettrait des applications en 6G et au-delà, ainsi que l’Internet des objets, et des communications à faible probabilité d’interception entre des avions compacts tels que des drones autonomes.”

Cette étude, qui est publiée dans la revue Optica et a été financé par le programme de financement CREST de l’Agence japonaise pour la science et la technologie (JST), une subvention KAKENHI et une subvention à la découverte du Conseil australien de la recherche (ARC), s’appuie sur le travail de l’équipe en 2020 lorsqu’elle a créé du silicium sans substrat et sans métal. micro-photonique pour des dispositifs térahertz intégrés efficaces. Cette innovation a ouvert la voie à la conversion des multiplexeurs nanophotoniques existants dans le domaine térahertz.

Source de l’histoire:

Matériaux fourni par Université d’Osaka. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.