Сегодня ученые во всем мире работают над тем, чтобы передавать данные в терагерцовом диапазоне. Это позволит отправлять и получать информацию намного быстрее. Однако кодировать информацию на такой длине волны куда сложнее, нежели в гигагерцовом диапазоне, используемом в технологии 5G. Группе ученых из Университета ИТМО удалось продемонстрировать способ модификации терагерцового импульса, который позволит передавать с его помощью информацию. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
Телекоммуникационные компании наиболее развитых стран постепенно начинают переходить на новый стандарт обмена данными 5G, который сулит пользователям невиданную ранее скорость беспроводной передачи информации. Между тем уже сегодня ученые работают над заменой этих сетей. «Речь идет о технологиях 6G, – рассказывает сотрудник факультета Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО Егор Опарин, – они позволят увеличить скорость передачи информации в 100 – 1 000 раз, но это потребует перехода на новый, терагерцовый, диапазон».
Сегодня на примере инфракрасного диапазона отработана технология одновременной передачи множества каналов информации всего по одному физическому каналу. Эта технология строится на взаимодействии двух широкополосных инфракрасных импульсов с шириной спектра в десятки нанометров. В терагерцовом диапазоне ширина спектра таких импульсов гораздо больше – следовательно и возможностей для передачи данных больше.
Однако прежде чем говорить о создании технологии 6G, ученым и инженерам предстоит решить много сложных задач. Одна из них – обеспечить интерференцию двух импульсов и получить так называемую “гребенку” или последовательность импульсов, с помощью которой и кодируется информация.
«В терагерцовом диапазоне в импульсах, как правило, содержится малое число колебаний поля, – рассказывает Опарин, – буквально одно-два колебания в импульсе. Он очень короткий и выглядит на графике как такой узкий пик. Интерферировать импульсы с подобными характеристиками колебания поля достаточно сложно, так как тяжело добиться их перекрытия».
Группа ученых из ИТМО предложила растянуть импульс во времени таким образом, чтобы его протяженность все еще измерялась пикосекундами, но длился бы он в несколько раз дольше. В таком случае разные частоты будут присутствовать в импульсе не сразу, а последовательно сменять друг друга. На языке науки это называется чирпирование. Однако и здесь существует сложность: если в инфракрасном диапазоне технологии чирпирования отработаны хорошо, то для терагерцового отсутствует развитая материальная база.
«Мы взяли волновод, сходный с теми, что используются в СВЧ-диапазоне, созданный в размерах, подходящих для терагерцового диапазона, стрельнули в него широкополосным излучением так, чтобы оно распространялось в разных конфигурациях, и за счет этого импульс сильно растянулся во времени, с двух до порядка семи пикосекунд, то есть в три с половиной раза. Это и стало для нас решением», – рассказывает Опарин, соавтор исследования.
Используя волновод, ученые смогли растянуть импульсы до необходимых с точки зрения теории значений. Это позволило добиться взаимодействия двух таких чирпированных импульсов, что создало эффект «гребенки». «В нашей гребенке наблюдается зависимость структуры импульса во времени и в спектре, – объясняет Опарин, – то есть у нас есть временная форма импульса, проще говоря, колебание поля во времени, и спектральная, то есть колебание в спектре терагерцовых частот. Допустим, у нас есть три пика, три субструктуры во временной форме, и, соответственно, три субструктуры в спектральной форме. Вырезая специальным фильтром части спектральной формы, мы можем “мигать” во временной форме и наоборот. Таким образом можно построить кодирование информации в терагерцовом импульсе».
Пресс-служба Университет ИТМО
Источник: https://yandex.ru/turbo/s/poisknews.ru/themes/physics/v-rossii-sozdali-metod-kodirovaniya-dannyh-dlya-setej-6g/?d=1&utm_source=yxnews&utm_medium=desktop&utm_referrer=https%3A%2F%2Fyandex.ru%2Fnews
