Notícia

Novo chip de silício poderá gerenciar ondas de terahertz, essenciais para as próximas gerações de sistemas de comunicação

Divulgação, Universidade de Adelaide

Fonte

Universidade de Adelaide

Data

terça-feira, 4 maio 2021 07:15

Áreas

Bioeletrônica. Telemedicina.

Pesquisadores da Universidade de Osaka, no Japão, e da Universidade de Adelaide, na Austrália, trabalharam juntos para produzir um novo multiplexador feito de silício puro para comunicações de alcance terahertz na banda de 300 GHz.

“A fim de controlar a grande largura de banda espectral das ondas terahertz, um multiplexador, que é usado para dividir e juntar sinais, é fundamental para dividir as informações em blocos gerenciáveis ​​que possam ser processados ​​mais facilmente e possam ser transmitidos mais rapidamente de um dispositivo para outro”, disse o  Dr. Withawat Withayachumnankul, professor da Escola de Engenharia Elétrica e Eletrônica da Universidade de Adelaide.

“O formato dos chips que desenvolvemos é a chave para combinar e dividir canais de forma que mais dados possam ser processados ​​mais rapidamente. Simplicidade é sua beleza”, destacou o pesquisador.

Pessoas ao redor do mundo estão usando cada vez mais dispositivos móveis para acessar a internet e o número de dispositivos conectados está se multiplicando exponencialmente. Em breve, as máquinas estarão se comunicando na Internet das Coisas, o que exigirá redes sem fio ainda mais poderosas, capazes de transferir grandes volumes de dados com rapidez.

As ondas terahertz são uma parte do espectro eletromagnético que tem uma largura de banda espectral bruta muito mais ampla do que as comunicações sem fio convencionais, que se baseiam em micro-ondas. A equipe desenvolveu multiplexadores terahertz ultracompactos e eficientes, graças a um novo processo de tunelamento óptico.

“Um multiplexador óptico de quatro canais típico pode abranger mais de 2.000 comprimentos de onda. Isso teria cerca de dois metros de comprimento na banda de 300 GHz. Nosso dispositivo tem apenas 25 comprimentos de onda, o que oferece uma redução dramática de tamanho por um fator de 6.000”, explicou o Dr. Daniel Headland, pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Osaka e principal autor do estudo.

O novo multiplexador cobre uma largura de banda espectral que é mais de 30 vezes o espectro total alocado no Japão para 4G/LTE, a tecnologia móvel mais rápida disponível atualmente e 5G, que é a próxima geração, combinados. Como a largura de banda está relacionada à taxa de dados, a transmissão digital de ultra-alta velocidade é possível com o novo multiplexador.

“Nosso multiplexador de quatro canais pode potencialmente suportar uma taxa de dados agregada de 48 gigabits por segundo (Gbit/s), equivalente a um vídeo de definição ultra-alta de 8K não compactado transmitido em tempo real. Para tornar todo o sistema portátil, planejamos integrar este multiplexador com diodos de tunelamento ressonante para fornecer transceptores terahertz compactos e multicanais”, disse o professor Dr. Masayuki Fujita, líder da equipe de Osaka Universidade.

O esquema de modulação empregado no estudo das equipes foi bastante básico; a energia terahertz foi simplesmente ligada e desligada para transmitir dados binários. Estão disponíveis técnicas mais avançadas que podem reduzir taxas de dados ainda mais altas para 1 Terabit/s em uma determinada alocação de largura de banda.

“O novo multiplexador pode ser produzido em massa, assim como os chips de computador, mas muito mais simples. Portanto, a penetração de mercado em grande escala é possível. Isso permitiria aplicações em 6G e além, bem como a Internet das Coisas e comunicações de baixa probabilidade de interceptação entre aeronaves compactas, como drones autônomos”, disse o Dr. Tadao Nagatsuma, professor da Universidade de Osaka.

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista científica Optica.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Adelaide (em inglês).

Fonte: Kelly Brown, Universidade de Adelaide. Imagem: Experimento com o multiplexador, mostrando conexão com sistemas externos: o multiplexador não possui qualquer forma de substrato de suporte. Fonte: Divulgação, Universidade de Adelaide.

 

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