Een onderzoeksteam van de Universiteit van Osaka heeft een nieuwe terahertz-detector geïntroduceerd die extreem snelle draadloze datacommunicatie en zeer gevoelige radar mogelijk maakt door gebruik te maken van een frequentiebereik dat voorheen erg moeilijk was om mee te werken. Hun aanpak combineerde gevoelige elektronica en een nieuwe methode voor het omgaan met hoge frequenties om het lang gezochte doel te bereiken om terahertz-straling te gebruiken voor het verzenden en ontvangen van draadloze gegevens. De record 30 gigabit per seconde realtime foutloze transmissie die ze hebben verkregen, kan de weg banen voor de volgende generatie (6G) mobiele netwerktechnologie.

Er is veel vraag naar draadloze data. Mobiele telefoons hebben niet alleen hoge snelheden nodig om onderweg video's te streamen, maar sommige mensen die op het platteland wonen, vertrouwen volledig op draadloos voor hun breedbandverbindingen thuis. Terahertz-straling—elektromagnetische golven met frequenties rond de 10 ¹² cycli per seconde - is al lang in de verleiding voor zowel wetenschappers als mobiele telefoonbedrijven. Door de hoge frequentie van terahertz-straling kunnen er meer gegevens per seconde worden verzonden, vergeleken met de huidige standaard van ongeveer 800 MHz. Echter, een praktische terahertz-ontvanger is ongrijpbaar gebleven, om twee hoofdredenen. Eerst, de elektromagnetische trillingen zijn gewoon te snel voor conventionele elektronica, en zowel de terahertz-oscillator als de detector hebben een slechte efficiëntie. Tweede, de thermische ruis van de kamertemperatuurdetector verduistert de hierboven ontvangen signalen.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de universiteit van Osaka hebben een nieuwe ontvanger uitgevonden die niet alleen deze obstakels overwint, het vestigde ook het record voor de snelste foutloze realtime transmissiesnelheid tot nu toe. Ze gebruikten een speciale elektronische component, een resonante tunnelingdiode. In tegenstelling tot normale elektronica - waarbij de stroom altijd toeneemt bij grotere spanningen - in een resonante tunnelingdiode, er is een specifieke "resonante" spanning die de piekstroom oplevert. Dus, er bestaat een gebied waarin de stroom daadwerkelijk daalt met toenemende spanning. Dit niet-lineaire gedrag stelt de wetenschappers in staat om de snel ontvangen terahertz-signalen te synchroniseren met een interne elektronische oscillator in het apparaat, en scheid vervolgens de gegevens van de draaggolf. Uiteindelijk, de gevoeligheid werd verhoogd met een factor 10, 000. "Van alle elektronische systemen, die van ons bereikte de hoogste foutloze datasnelheid voor draadloze overdracht, ", zegt eerste auteur Yousuke Nishida.

Mobiele telefoontorens zijn niet de enige plaatsen waar u in de toekomst mogelijk terahertz-straling aantreft. "Deze technologie kan worden ingezet in een breed scala aan toepassingen, naast de volgende generatie 6G draadloze communicatie. Deze omvatten spectroscopische waarneming, niet-destructieve inspectie, en hoge resolutie radar, " voegt corresponderende auteur Masayuki Fujita toe.