Primeira demonstração do mundo de comutação e relé transparente de sinal terahertz

Apr 20, 2023

6 de junho de 2023

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pelo Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação (NICT)

Uma equipe composta por pesquisadores do Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação; Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.; Instituto de Tecnologia de Nagoya; e a Waseda University desenvolveram em conjunto o primeiro sistema do mundo para retransmissão transparente, roteamento e comutação de sinais de onda terahertz de alta velocidade para diferentes locais.

A conversão direta de um sinal de onda terahertz de 32 Gb/s na banda de 285 GHz para uma fibra óptica e seu relé transparente e comutação para diferentes pontos de acesso em períodos de tempo ultracurtos foram demonstrados com sucesso.

As principais tecnologias incluem um modulador óptico de baixa perda recém-desenvolvido para a conversão direta de sinais de onda terahertz em sinais ópticos e uma tecnologia sem fio de fibra adaptável para comutação ultrarrápida de sinais terahertz. O sistema desenvolvido supera as desvantagens das comunicações de rádio na banda terahertz, como alta perda de espaço livre, penetração fraca e cobertura de comunicação limitada, abrindo caminho para a implantação de comunicações terahertz além das redes 5G e 6G.

Os resultados desta demonstração foram publicados como um documento pós-prazo na Conferência Internacional de 2023 sobre Comunicações de Fibra Óptica (OFC 2023).

As frequências de rádio na banda de terahertz são candidatos promissores para comunicações com taxas de dados ultra-altas além das redes 5G e 6G. Um slot de 160 GHz na banda de 275–450 GHz foi aberto recentemente para serviços móveis e fixos. No entanto, a alta perda de espaço livre e a fraca penetração permanecem como gargalos, dificultando a transmissão de sinais em longas distâncias, como de fora para dentro ou em ambientes com obstáculos.

O relé transparente e o roteamento de sinais de terahertz entre locais diferentes são cruciais para superar essas desvantagens e expandir a cobertura de comunicação. No entanto, essas funções não podem ser realizadas usando tecnologias eletrônicas atuais. Além disso, a largura de feixe estreita dos sinais de terahertz dificulta a comunicação ininterrupta quando os usuários estão em movimento. A comutação do sinal Terahertz entre diferentes direções e locais é crucial para manter a comunicação com os usuários finais.

No entanto, esta questão crítica ainda não foi abordada usando tecnologias eletrônicas ou fotônicas. Também é importante ligar e desligar a emissão de sinais terahertz em intervalos apropriados para economizar energia e reduzir interferências.

Neste estudo, a equipe demonstrou o primeiro sistema para retransmissão transparente, roteamento e comutação de sinais de terahertz na banda de 285 GHz utilizando duas tecnologias principais: (i) um modulador óptico de baixa perda recém-desenvolvido e (ii) um modulador adaptativo tecnologia de fibra sem fio usando um laser ultrarrápido de comprimento de onda ajustável. No sistema, os sinais terahertz são recebidos e convertidos diretamente em sinais ópticos usando dispositivos de conversão óptica terahertz com moduladores ópticos de baixa perda.