新型純硅多路復(fù)用器驅(qū)動(dòng)下一代通信發(fā)展

  ICC訊（編譯：Aiur）  近期，日本大阪大學(xué)和澳大利亞阿德萊德大學(xué)研究人員聯(lián)合開展的一項(xiàng)研發(fā)成功推出了基于純硅的新型多路復(fù)用器(multiplexer)，面向300-GHz頻段太赫茲通訊應(yīng)用，這項(xiàng)研究已發(fā)表在Optica雜志上。

硅多路復(fù)用器 | 來源：大阪大學(xué)

  阿德萊德大學(xué)電力和電子工程學(xué)院副教授Withawat Withayachumnankul表示：“為了控制太赫茲波的巨大頻譜帶寬，用于分路與合路信號(hào)的多路復(fù)用器對(duì)于將數(shù)據(jù)化分成數(shù)個(gè)管理塊以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易處理而言至關(guān)重要，數(shù)據(jù)可以因此更快地從一端設(shè)備傳輸?shù)搅硪欢嗽O(shè)備。迄今為止，業(yè)界尚未開發(fā)出適用于太赫茲范圍且緊湊實(shí)用的多路復(fù)用器，而這款新型太赫茲多路復(fù)用器擁有低廉的制造成本，對(duì)于超寬帶無線通信將非常有價(jià)值。新開發(fā)的芯片形態(tài)是通道合波與分波的關(guān)鍵，以便讓更多數(shù)據(jù)得到快速處理，簡(jiǎn)單就是它的美!”

  隨著移動(dòng)設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)訪問比重中越來越高，驅(qū)動(dòng)連接設(shè)備的數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。不久的將來，機(jī)器也將在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信互聯(lián)，這需要滿足快速傳輸大量數(shù)據(jù)的強(qiáng)大無線網(wǎng)絡(luò)。赫茲波是電磁頻譜的一部分，其原始頻譜帶寬比基于微波的常規(guī)無線通信的頻譜帶寬要寬得多。由于采用新穎的光通道(optical tunneling )工藝，科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)了更緊湊、更高效的太赫茲多路復(fù)用器

集成多路復(fù)用器的示意圖，顯示寬帶太赫茲波被分成四個(gè)不同的頻率，每個(gè)頻率都能夠承載數(shù)字信息 | 來源：大阪大學(xué)

  大阪大學(xué)副教授暨研究團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者M(jìn)asayuki Fujita表示：“我們的四通道復(fù)用器可以支持高達(dá)48Gbit/s的總體速率，滿足未壓縮的8K超高清視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)的流式傳輸。

  這項(xiàng)研究的主要作者，來自大阪大學(xué)的Dr. Daniel Headland 表示：“一個(gè)傳統(tǒng)的四通道光學(xué)多路復(fù)用器可能會(huì)跨越2000多個(gè)波長(zhǎng)，這在300 GHz頻帶中大約是兩米長(zhǎng)，而我們的器件僅跨越25個(gè)波長(zhǎng)，可將尺寸顯著減小6000倍。新型多路復(fù)用器的頻譜帶寬是日本分配的總頻譜30倍以上，這是目前使用的最快移動(dòng)技術(shù)4G/LTE和下一代5G的總和。由于帶寬與數(shù)據(jù)速率有關(guān)，因此新型多路復(fù)用器可以實(shí)現(xiàn)超高速的數(shù)字傳輸。為了使整個(gè)系統(tǒng)具有便攜性，我們計(jì)劃將多路復(fù)用器與共振隧穿二極管集成在一起，以實(shí)現(xiàn)緊湊型多通道太赫茲收發(fā)器?！?

多路復(fù)用器的實(shí)驗(yàn)，顯示了與外部系統(tǒng)的連接。多路復(fù)用器沒有任何形式的支撐基板 | 來源：大阪大學(xué)

  團(tuán)隊(duì)使用基礎(chǔ)的調(diào)制方案，太赫茲電源只需打開和關(guān)閉即可傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)。現(xiàn)有更先進(jìn)的技術(shù)可以將更高的數(shù)據(jù)速率以1 TB/s的速度壓縮到給定的帶寬分配中。

  大阪大學(xué)教授Tadao Nagatsuma表示：“新型多路復(fù)用器比計(jì)算機(jī)芯片更加簡(jiǎn)單，將同樣實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的批量制造，這將使未來6G或更高級(jí)應(yīng)用以及物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛飛機(jī)之間的低攔截通信成為可能?！?

  文章來源：https://phys.org/news/2021-04-silicon-multiplexer-chip.html