Forskare runt om i världen arbetar med metoder för att överföra data i terahertz (THz) -området, vilket skulle göra det möjligt att skicka och ta emot information snabbare än dagens teknik. Men det är mycket svårare att koda data i THz -intervallet än i GHz -intervallet som för närvarande används av 5G -teknik. En grupp forskare från ITMO University har visat möjligheten att ändra terahertz -pulser för att kunna använda dem för dataöverföring. De har publicerat sina resultat i Vetenskapliga rapporter .

Telekommunikationsföretag i avancerade ekonomier börjar anta den nya 5G -standarden, vilket ger tidigare omöjliga trådlösa dataöverföringshastigheter. Under tiden, när företag lanserar denna nya generation av datanätverk, forskare arbetar redan med dess efterträdare. "Vi pratar om 6G -teknik, säger Egor Oparin, en anställd vid ITMO University's Laboratory of Femtosecond Optics and Femtotechnologies. "De kommer att öka dataöverföringshastigheterna från 100 till 1, 000 gånger, men att implementera dem kommer att kräva att vi byter till terahertz -sortimentet. "

I dag, en teknik för samtidig överföring av flera datakanaler över en enda fysisk kanal har framgångsrikt implementerats i det infraröda (IR) intervallet. Denna teknik är baserad på interaktionen mellan två bredbands -IR -pulser med en bandbredd mätt i tiotals nanometer. I terahertz -serien, bandbredden för sådana pulser skulle vara mycket större - och så, i tur och ordning, skulle vara deras kapacitet för dataöverföring.

Men forskare och ingenjörer måste hitta lösningar på många viktiga frågor. Ett sådant problem har att göra med att säkerställa störningar av två pulser, vilket skulle resultera i ett så kallat pulståg, eller frekvenskam, används för att koda data.

"I terahertz -serien, pulser tenderar att innehålla ett litet antal fältoscillationer; bokstavligen en eller två per puls, "säger Egor Oparin." De är väldigt korta och ser ut som tunna toppar på ett diagram. Det är ganska utmanande att uppnå störningar mellan sådana pulser, eftersom de är svåra att överlappa. "

Ett team av forskare vid ITMO University har föreslagit att pulsen ska förlängas i tid så att den skulle hålla flera gånger längre men ändå mätas i picosekunder. I detta fall, frekvenserna inom en puls skulle inte inträffa samtidigt, men följ varandra i följd. I vetenskapliga termer, detta kallas för kvittring, eller linjär frekvens modulering. Dock, detta utgör en annan utmaning:Även om kvittrande teknik är ganska väl utvecklad inom det infraröda området, det saknas forskning om teknikens användning inom terahertz -området.

"Vi har gått till den teknik som används i mikrovågsugnen, säger Egor Oparin, som är medförfattare till tidningen.

"De använder aktivt metallvågledare, som tenderar att ha hög spridning, vilket innebär att olika emissionsfrekvenser sprider sig med olika hastigheter där. Men inom mikrovågsugnen, dessa vågledare används i singelläge, eller, för att uttrycka det annorlunda, fältet distribueras i en konfiguration, en specifik, smalt frekvensband, och som regel, i en våglängd. Vi tog en liknande vågledare av en storlek som är lämplig för terahertz -området och passerade en bredbandsignal genom den så att den skulle sprida sig i olika konfigurationer. På grund av detta, pulsen blev längre växlar från två till cirka sju pikosekunder, vilket är tre och en halv gånger mer. Detta blev vår lösning. "

Genom att använda en vågledare, forskare har kunnat öka pulslängden till en varaktighet som är nödvändig ur teoretisk synvinkel. Detta gjorde det möjligt att uppnå interferens mellan två kvittrade pulser som tillsammans skapar ett pulståg. "Vad som är bra med detta pulståg är att det uppvisar ett beroende mellan en puls struktur i tid och spektrumet, "säger Oparin." Så vi har tidsform, eller helt enkelt fältoscillationer i tid, och spektral form, som representerar dessa svängningar i frekvensdomänen. Låt oss säga att vi har tre toppar, tre substrukturer i tidsformen, och tre motsvarande substrukturer i spektralform. Genom att använda ett speciellt filter för att ta bort delar av spektralformen, vi kan ”blinka” i tidsformen och tvärtom. Detta kan vara grunden för datakodning i terahertz -bandet. "