Блог

Sep 23, 2023

Первая в мире демонстрация терагерцового знака

Изображение Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT):

Национальный институт информационных и коммуникационных технологий (NICT)

изображение: Рисунок 1. Концепция прозрачного реле и коммутация сигналов терагерцового диапазона с использованием прямого терагерцово-оптического преобразования и управления оптической длиной волны.посмотреть больше

Фото: Национальный институт информационных и коммуникационных технологий (NICT), Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., Нагойский технологический институт и Университет Васэда.

- Первая в мире система прозрачной ретрансляции, маршрутизации и коммутации мощных сигналов терагерцового диапазона в разные точки. - Прозрачная ретрансляция и коммутация сигналов терагерцового диапазона в диапазоне 285 ГГц с использованием прямого терагерцово-оптического преобразования и оптоволокна. – была продемонстрирована беспроводная технология, достигшая пропускной способности 32 Гбит/с. – Система открывает путь к развертыванию терагерцовой связи в сетях за пределами 5G.

Национальный институт информационных и коммуникационных технологий (NICT, президент: ТОКУДА Хидеюки, доктор философии), Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. (президент: МОРОХАСИ Хироцуне), Нагойский технологический институт (президент: доктор КИНОСИТА Такатоши), и Университет Васэда (президент: ТАНАКА Айдзи, доктор философии) совместно разработали первую в мире систему прозрачной ретрансляции, маршрутизации и коммутации высокоскоростных сигналов терагерцового диапазона в разные места. Было успешно продемонстрировано прямое преобразование терагерцового сигнала со скоростью 32 Гбит/с в диапазоне 285 ГГц в оптоволокно и его прозрачный ретранслятор, а также переключение на разные точки доступа за сверхкороткие промежутки времени.

Ключевые технологии включают в себя недавно разработанный оптический модулятор с низкими потерями для прямого преобразования сигналов терагерцового диапазона в оптические сигналы и адаптивную волоконно-беспроводную технологию для сверхбыстрого переключения сигналов терагерцового диапазона. Разработанная система преодолевает недостатки радиосвязи в терагерцовом диапазоне, такие как высокие потери свободного пространства, слабая проникающая способность и ограниченное покрытие связи, открывая путь для развертывания терагерцовой связи за пределами сетей 5G и 6G.

Результаты этой демонстрации были опубликованы в виде документа после крайнего срока на Международной конференции по оптоволоконной связи 2023 года (OFC 2023) и представлены в четверг, 9 марта 2023 года (по местному времени).

Радиочастоты в терагерцовом диапазоне являются многообещающими кандидатами для сверхвысокой скорости передачи данных в сетях 5G и 6G. Недавно для мобильных и фиксированных услуг был открыт слот 160 ГГц в диапазоне 275–450 ГГц. Однако высокие потери в свободном пространстве и слабая проникающая способность остаются узкими местами, что затрудняет передачу сигналов на большие расстояния, например, с улицы в помещение или в среде с препятствиями. Прозрачная ретрансляция и маршрутизация терагерцовых сигналов между различными точками имеют решающее значение для преодоления этих недостатков и расширения зоны покрытия связи. Однако эти функции невозможно реализовать с помощью современных электронных технологий. Кроме того, узкая ширина луча терагерцевых сигналов затрудняет обеспечение бесперебойной связи во время движения пользователей. Переключение терагерцового сигнала между разными направлениями и местоположениями имеет решающее значение для поддержания связи с конечными пользователями. Однако эта критическая проблема еще не решена с помощью электронных или фотонных технологий. Также важно включать и выключать излучение терагерцовых сигналов через соответствующие промежутки времени для экономии энергии и уменьшения помех.

В этом исследовании мы продемонстрировали первую систему прозрачной ретрансляции, маршрутизации и коммутации терагерцовых сигналов в диапазоне 285 ГГц (см. рисунок 1), используя две ключевые технологии: (i) недавно разработанный оптический модулятор с низкими потерями и ( ii) адаптивная волоконно-беспроводная технология с использованием сверхбыстрого лазера с перестраиваемой длиной волны. В системе терагерцовые сигналы принимаются и непосредственно преобразуются в оптические сигналы с помощью устройств терагерцово-оптического преобразования с оптическими модуляторами с малыми потерями. Световые сигналы от перестраиваемых лазеров подаются на модуляторы, а маршрутизаторы длин волн используются для маршрутизации сигналов к различным точкам доступа, где назначаются определенные длины волн. В точках доступа модулированные оптические сигналы преобразуются обратно в терагерцовые сигналы с помощью опто-терагерцовых преобразователей. Терагерцевые сигналы можно переключать на разные точки доступа путем переключения длин волн перестраиваемых лазеров. Перестраиваемыми лазерами можно управлять независимо, а количество точек доступа, которые могут одновременно генерировать терагерцовые сигналы, равно количеству активных перестраиваемых лазеров. Используя технологии, разработанные в этом исследовании, мы впервые успешно продемонстрировали прозрачную ретрансляцию и коммутацию терагерцовых сигналов в диапазоне 285 ГГц и достигли пропускной способности 32 Гбит/с с использованием 4-квадратурной амплитудной модуляции (QAM), ортогональной Сигнал мультиплексирования с частотным разделением каналов (OFDM). Была оценена возможность переключения сигналов терагерцового диапазона менее чем за 10 мкс, что подтвердило возможность достижения бесперебойной связи в терагерцовом диапазоне.