Sömlös integration av trådlösa länkar i fiberoptiska nätverk är nyckeln till högpresterande datanät:framtida mobilnät kommer att bestå av många små radioceller som kan anslutas flexibelt med högpresterande THz-överföringslänkar. Vid mottagaren, THz-signaler kan omvandlas direkt till optiska signaler med hjälp av extremt snabba plasmoniska modulatorer och överföras via glasfibernät.
Framtida trådlösa datanätverk måste nå högre överföringshastigheter och kortare förseningar, samtidigt som man levererar ett ökande antal slutenheter. För det här syftet, nätverksstrukturer som består av många små radioceller krävs. För att ansluta dessa celler krävs högpresterande överföringslinjer vid höga frekvenser upp till terahertz-intervallet. Dessutom, sömlös anslutning till glasfibernät måste säkerställas, om möjligt. Forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) använder ultra-snabba elektro-optiska modulatorer för att omvandla terahertz-datasignaler till optiska signaler. Detta rapporteras i Nature Photonics .
Medan den nya 5G -nätverkstekniken fortfarande testas, forskare arbetar redan med teknik för nästa generations trådlös dataöverföring. "6G" ska nå långt högre överföringshastigheter, kortare förseningar, och en ökad enhetstäthet, med artificiell intelligens integrerad. På väg mot sjätte generationens mobilnät, många utmaningar måste bemästras när det gäller både enskilda komponenter och deras interaktion. Framtida trådlösa nätverk kommer att bestå av ett antal små radioceller för att snabbt och effektivt överföra stora datavolymer. Dessa celler kommer att anslutas med överföringslinjer, som kan hantera tiotals eller till och med hundratals gigabit per sekund per länk. De nödvändiga frekvenserna ligger i terahertz -intervallet, dvs mellan mikrovågor och infraröd strålning i det elektromagnetiska spektrumet. Dessutom, trådlösa överföringsvägar måste vara sömlöst anslutna till glasfibernät. På det här sättet, fördelarna med båda teknikerna, dvs. hög kapacitet och tillförlitlighet samt rörlighet och flexibilitet, kommer att kombineras.
Forskare vid KIT Institutes of Photonics and Quantum Electronics (IPQ), Mikrostruktursteknik (IMT), och Radio Frequency Engineering and Electronics (IHE) och Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF, Freiburg, har nu utvecklat ett lovande tillvägagångssätt för att konvertera dataströmmar mellan terahertz- och optiska domäner. Som rapporterat i Nature Photonics , de använder extremt snabba elektro-optiska modulatorer för att direkt konvertera en terahertz-datasignal till en optisk signal och för att direkt koppla mottagarantennen till en glasfiber. I deras experiment, forskarna valde en bärfrekvens på cirka 0,29 THz och nådde en överföringshastighet på 50 Gbit/s. "Modulatoren är baserad på en plasmonisk nanostruktur och har en bandbredd på mer än 0,36 THz, säger professor Christian Koos, Chef för IPQ och ledamot i IMT:s styrelse. "Våra resultat avslöjar den stora potentialen hos nanofotoniska komponenter för ultra-snabb signalbehandling." Det koncept som forskarna visat kommer att avsevärt minska den tekniska komplexiteten hos framtida radiobasstationer och möjliggöra terahertz -anslutningar med mycket höga datahastigheter - flera hundra gigabyte per sekund är genomförbara.
