La prima dimostrazione al mondo di relè e commutazione trasparenti con segnale terahertz

Apr 20, 2023

6 giugno 2023

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a cura dell'Istituto nazionale di tecnologia dell'informazione e della comunicazione (NICT)

Un team composto da ricercatori dell'Istituto Nazionale di Tecnologia dell'Informazione e della Comunicazione; Sumitomo Osaka Cemento Co., Ltd.; Istituto di tecnologia di Nagoya; e l'Università di Waseda hanno sviluppato congiuntamente il primo sistema al mondo per il relè trasparente, l'instradamento e la commutazione di segnali ad onde terahertz ad alta velocità in luoghi diversi.

Sono stati dimostrati con successo la conversione diretta di un segnale a onde terahertz da 32 Gb/s nella banda di 285 GHz in una fibra ottica e il suo relè trasparente e la commutazione a diversi punti di accesso in periodi di tempo ultrabrevi.

Le tecnologie chiave includono un modulatore ottico a bassa perdita di nuova concezione per la conversione diretta dei segnali a onde terahertz in segnali ottici e una tecnologia wireless in fibra adattiva per la commutazione ultraveloce dei segnali terahertz. Il sistema sviluppato supera gli svantaggi delle comunicazioni radio nella banda terahertz, come l’elevata perdita di spazio libero, la debole penetrazione e la copertura di comunicazione limitata, aprendo la strada all’implementazione delle comunicazioni terahertz oltre le reti 5G e 6G.

I risultati di questa dimostrazione sono stati pubblicati come documento post-scadenza alla Conferenza internazionale sulle comunicazioni in fibra ottica del 2023 (OFC 2023).

Le frequenze radio nella banda dei terahertz sono candidati promettenti per comunicazioni a velocità di dati ultraelevata oltre le reti 5G e 6G. Recentemente è stato aperto uno slot da 160 GHz nella banda 275–450 GHz per i servizi mobili e fissi. Tuttavia, l’elevata perdita di spazio libero e la debole penetrazione rimangono dei colli di bottiglia, rendendo difficile la trasmissione dei segnali su lunghe distanze, ad esempio dall’esterno all’interno o in ambienti con ostacoli.

Il relè trasparente e l'instradamento dei segnali terahertz tra luoghi diversi sono cruciali per superare questi svantaggi e espandere la copertura della comunicazione. Tuttavia, queste funzioni non possono essere realizzate utilizzando le attuali tecnologie elettroniche. Inoltre, la ridotta larghezza del fascio dei segnali terahertz rende difficile ottenere una comunicazione ininterrotta quando gli utenti sono in movimento. La commutazione del segnale terahertz tra diverse direzioni e posizioni è fondamentale per mantenere la comunicazione con gli utenti finali.

Tuttavia, questo problema critico non è stato ancora affrontato utilizzando tecnologie elettroniche o fotoniche. È inoltre importante attivare e disattivare l'emissione dei segnali terahertz a intervalli appropriati per risparmiare energia e ridurre le interferenze.

In questo studio, il team ha dimostrato il primo sistema per il relè trasparente, l'instradamento e la commutazione dei segnali terahertz nella banda dei 285 GHz utilizzando due tecnologie chiave: (i) un modulatore ottico a bassa perdita di nuova concezione e (ii) un modulatore adattivo tecnologia wireless in fibra che utilizza un laser ultraveloce con lunghezza d'onda sintonizzabile. Nel sistema, i segnali terahertz vengono ricevuti e convertiti direttamente in segnali ottici utilizzando dispositivi di conversione terahertz-ottico con modulatori ottici a bassa perdita.