Телекоммуникационные компании в странах с развитой экономикой начинают применять новый стандарт 5G, который обеспечит ранее невозможные скорости беспроводной передачи данных. Между тем, когда компании внедряют это новое поколение сетей передачи данных, ученые уже работают над его преемником.
«Мы говорим о технологиях 6G. Они повысят скорость передачи данных от 100 до 1000 раз, но их реализация потребует от нас перехода на терагерцовый диапазон»
Егор Опарин, сотрудник Лаборатории фемтосекундной оптики и фемтотехнологий Университета ИТМО
Сегодня технология для одновременной передачи нескольких каналов данных по одному физическому каналу была успешно внедрена в инфракрасном диапазоне. Эта технология основана на взаимодействии двух широкополосных ИК-импульсов с шириной полосы, измеряемой в десятках нанометров. В терагерцовом диапазоне полоса пропускания таких импульсов будет намного больше — и, следовательно, увеличится их пропускная способность для передачи данных.
Но ученым и инженерам нужно будет найти решение многих важных вопросов. Одна из таких проблем связана с обеспечением интерференции двух импульсов, что приведет к так называемой последовательности импульсов или частотному гребню, используемому для кодирования данных.
«В терагерцовом диапазоне импульсы, как правило, содержат небольшое количество колебаний поля: буквально один или два на импульс. Они очень короткие и выглядят как тонкие пики на графике. Достигнуть помех между такими импульсами довольно сложно, поскольку их трудно перекрывать»
Егор Опарин, сотрудник Лаборатории фемтосекундной оптики и фемтотехнологий Университета ИТМО
Команда ученых из Университета ИТМО предложила продлить импульс во времени, чтобы он продлился в несколько раз дольше, но все же измерялся в пикосекундах. В этом случае частоты внутри импульса не будут возникать одновременно, а будут следовать друг за другом последовательно. Это называется линейно-частотная модуляция. Однако это представляет другую проблему: хотя технологии достаточно хорошо развита в инфракрасном диапазоне, недостаточно исследований по использованию метода в терагерцовом диапазоне.
Поэтому ученые обратились к технологиям, используемым в микроволновом диапазоне. Они активно используют металлические волноводы, которые, как правило, имеют высокую дисперсию, а это означает, что различные частоты излучения распространяются там с разными скоростями. Но в микроволновом диапазоне эти волноводы используются в одномоде, или, иначе говоря, поле распределено в одной конфигурации, конкретной узкой полосе частот и, как правило, в одной длине волны. Исследователи взяли аналогичный волновод размера, подходящего для терагерцового диапазона, и пропустили через него широкополосный сигнал, чтобы он распространялся в различных конфигурациях. Из-за этого импульс стал более продолжительным, изменяясь от двух до примерно семи пикосекунд, что в три с половиной раза больше. Это стало их решением.
Используя волновод, исследователи смогли увеличить длительность импульсов до длительности, необходимой с теоретической точки зрения. Это позволило достичь помех между двумя импульсами, которые вместе создают последовательность импульсов.
Читать также:
→ Женская яйцеклетка умеет «выбирать» сперматозоиды: ее обладательница тут ни при чем.
→ Астрономы нашли планету, похожую на Землю. Она вращается вокруг звезды, похожей на Солнце.