Forskare från Osaka University, Japan och University of Adelaide, Australien har arbetat tillsammans för att producera den nya multiplexern gjord av rent kisel för kommunikation i terahertz-området i 300 GHz-bandet.

"För att kontrollera den stora spektrala bandbredden för terahertzvågor, en multiplexer, som används för att dela och ansluta signaler, är avgörande för att dela upp informationen i hanterbara bitar som lättare kan bearbetas och så kan överföras snabbare från en enhet till en annan, "sade docent Withawat Withayachumnankul från University of Adelaides School of Electrical and Electronic Engineering.

"Hittills har inte kompakta och praktiska multiplexorer utvecklats för terahertz-serien. De nya terahertz-multiplexorerna, som är ekonomiska att tillverka, kommer att vara extremt användbar för trådlös ultrabredbandskommunikation.

"Formen på de chips vi har utvecklat är nyckeln till att kombinera och dela kanaler så att mer data kan bearbetas snabbare. Enkelhet är dess skönhet."

Människor runt om i världen använder allt oftare mobila enheter för att komma åt internet och antalet anslutna enheter multipliceras exponentiellt. Snart kommer maskiner att kommunicera med varandra i Internet of Things vilket kommer att kräva ännu mer kraftfulla trådlösa nätverk som kan överföra stora mängder data snabbt.

Terahertzvågor är en del av det elektromagnetiska spektrumet som har en obearbetad spektral bandbredd som är mycket bredare än den för konventionell trådlös kommunikation, som är baserad på mikrovågor. Teamet har utvecklat ultrakompakta och effektiva terahertz multiplexorer, tack vare en ny optisk tunnelprocess.

"En typisk fyrkanalig optisk multiplexer kan sträcka sig över mer än 2000 våglängder. Detta skulle vara cirka två meter lång i 300 GHz-bandet, " sa Dr Daniel Headland från Osaka University som är huvudförfattare till studien.

"Vår enhet är bara 25 våglängder tvärs över, som erbjuder dramatisk storleksminskning med en faktor 6000."

Den nya multiplexern täcker en spektral bandbredd som är över 30 gånger det totala spektrum som tilldelas i Japan för 4G/LTE, den snabbaste mobila tekniken som för närvarande är tillgänglig och 5G som är nästa generation, kombinerad. Eftersom bandbredd är relaterad till datahastighet, ultrahöghastighets digital överföring är möjlig med den nya multiplexern.

"Vår fyra-kanals multiplexer kan potentiellt stödja en sammanlagd datahastighet på 48 gigabit per sekund (Gbit/s), motsvarande den för okomprimerad 8K ultrahögupplöst video som streamas i realtid, "säger docent Masayuki Fujita, teamets ledare från Osaka University.

"För att göra hela systemet portabelt, vi planerar att integrera denna multiplexer med resonans tunnlingsdioder för att ge kompakta, flerkanaliga terahertz-sändtagare."

Moduleringsschemat som användes i teamets studie var ganska grundläggande; terahertz-strömmen slogs helt enkelt på och av för att överföra binära data. Mer avancerade tekniker finns tillgängliga som kan pressa in ännu högre datahastigheter mot 1 Terabit/s i en given bandbreddsallokering.

"Den nya multiplexorn kan massproduceras, precis som datorchips, men mycket enklare. Så storskalig marknadspenetration är möjlig, " sa professor Tadao Nagatsuma från Osaka University.

"Detta skulle möjliggöra applikationer i 6G och senare, såväl som Internet of Things, och kommunikation med låg sannolikhet för avlyssning mellan kompakta flygplan som autonoma drönare."

Den här studien, som publiceras i tidskriften Optica .