Onderzoekers van de Universiteit van Osaka, Japan en de Universiteit van Adelaide, Australië hebben samengewerkt om de nieuwe multiplexer te produceren die is gemaakt van puur silicium voor communicatie in het terahertz-bereik in de 300 GHz-band.

"Om de grote spectrale bandbreedte van terahertz-golven te beheersen, een multiplexer, die wordt gebruikt om signalen te splitsen en samen te voegen, is van cruciaal belang voor het verdelen van de informatie in hanteerbare brokken die gemakkelijker kunnen worden verwerkt en dus sneller van het ene apparaat naar het andere kunnen worden verzonden, " zei universitair hoofddocent Withawat Withayachumnankul van de School of Electrical and Electronic Engineering van de University of Adelaide.

"Tot nu toe zijn er geen compacte en praktische multiplexers ontwikkeld voor de terahertz-reeks. De nieuwe terahertz-multiplexers, die economisch te vervaardigen zijn, zal uiterst nuttig zijn voor ultrabreedband draadloze communicatie.

"De vorm van de chips die we hebben ontwikkeld, is de sleutel tot het combineren en splitsen van kanalen, zodat meer gegevens sneller kunnen worden verwerkt. Eenvoud is de schoonheid ervan."

Mensen over de hele wereld gebruiken steeds vaker mobiele apparaten om toegang te krijgen tot internet en het aantal verbonden apparaten neemt exponentieel toe. Binnenkort zullen machines met elkaar communiceren in het Internet of Things, waarvoor nog krachtigere draadloze netwerken nodig zijn die grote hoeveelheden data snel kunnen overdragen.

Terahertz-golven zijn een deel van het elektromagnetische spectrum met een ruwe spectrale bandbreedte die veel breder is dan die van conventionele draadloze communicatie, die is gebaseerd op microgolven. Het team heeft ultracompacte en efficiënte terahertz-multiplexers ontwikkeld, dankzij een nieuw optisch tunnelproces.

"Een typische vierkanaals optische multiplexer kan meer dan 2000 golflengten beslaan. Dit zou ongeveer twee meter lang zijn in de 300 GHz-band, " zei Dr. Daniel Headland van de Universiteit van Osaka, hoofdauteur van de studie.

"Ons apparaat is slechts 25 golflengten breed, wat een dramatische verkleining biedt met een factor 6000."

De nieuwe multiplexer bestrijkt een spectrale bandbreedte die meer dan 30 keer het totale spectrum is dat in Japan is toegewezen voor 4G/LTE, de snelste mobiele technologie die momenteel beschikbaar is en 5G, de volgende generatie, gecombineerd. Aangezien bandbreedte gerelateerd is aan datasnelheid, ultrasnelle digitale transmissie is mogelijk met de nieuwe multiplexer.

"Onze vierkanaals multiplexer kan mogelijk een totale datasnelheid van 48 gigabit per seconde (Gbit/s) ondersteunen, gelijk aan die van ongecomprimeerde 8K ultrahigh definition video die in realtime wordt gestreamd, " zei universitair hoofddocent Masayuki Fujita, de teamleider van de Osaka University.

"Om het hele systeem draagbaar te maken, we zijn van plan deze multiplexer te integreren met resonante tunneldiodes om compacte, meerkanaals terahertz-zendontvangers."

Het modulatieschema dat in de studie van het team werd gebruikt, was vrij eenvoudig; terahertz-stroom werd eenvoudig in- en uitgeschakeld om binaire gegevens te verzenden. Er zijn meer geavanceerde technieken beschikbaar die nog hogere datasnelheden in de richting van 1 Terabit/s in een bepaalde bandbreedtetoewijzing kunnen persen.

"De nieuwe multiplexer kan in massa worden geproduceerd, net als computerchips, maar veel eenvoudiger. Dus grootschalige marktpenetratie is mogelijk, " zei professor Tadao Nagatsuma van de universiteit van Osaka.

"Dit zou toepassingen in 6G en daarbuiten mogelijk maken, evenals het internet der dingen, en lage waarschijnlijkheid van onderschepping communicatie tussen compacte vliegtuigen zoals autonome drones."

Deze studie, die is gepubliceerd in het tijdschrift optiek .