Исследователи продемонстрировали беспроводную связь со скоростью 112 Гбит/с на частоте 560 ГГц для 6G

Традиционные электронные технологии сталкиваются с фундаментальными ограничениями при генерации стабильных высокочастотных сигналов на частотах выше 350 ГГц, в том числе с пониженной выходной мощностью и повышенным фазовым шумом. Эти проблемы препятствуют внедрению сверхскоростной беспроводной связи в терагерцовом диапазоне, который, как ожидается, будет играть ключевую роль в будущих системах 6G.

Чтобы преодолеть эти трудности, исследовательская группа разработала систему беспроводной связи на основе микросотовой структуры в терагерцовом диапазоне, которая сочетает в себе микросоты с оптоволоконной связью и методы модуляции высокого порядка. Система использует высокую стабильность частоты и низкий фазовый шум микросот для генерации малошумящей несущей в терагерцовом диапазоне.

Это позволило обеспечить беспроводную передачу данных со скоростью 112 Гбит/с в диапазоне 560 ГГц, что значительно превосходит показатели традиционных терагерцовых систем связи на этих частотах, которые обычно ограничиваются скоростью передачи данных от нескольких до нескольких десятков гигабит в секунду. Впервые была продемонстрирована беспроводная связь со скоростью 100 Гбит/с на частотах выше 420 ГГц, что открыло новые возможности для высокочастотных беспроводных технологий. Исследование опубликовано в журнале Communications Engineering.

Система основана на компактном и стабильном микрорезонаторе  с волоконно-оптической связью. Благодаря непосредственному соединению оптического волокна с микрорезонатором из нитрида кремния исследователи избавились от необходимости в точной оптической юстировке, что позволило значительно уменьшить размеры устройства и повысить его стабильность. Такая конфигурация также обеспечила мощную оптическую накачку и стабильную работу в течение длительного времени, создав платформу для генерации малошумящих терагерцовых сигналов.

Кроме того, функция контроля температуры микрорезонатора повышает воспроизводимость характеристик оптического резонанса.

В ходе эксперимента по беспроводной передаче данных были сгенерированы две высокостабильные оптические несущие с помощью оптической инжекционной синхронизации микрорешетки и модулированы с использованием форматов QPSK и 16QAM. Эти сигналы были преобразованы в терагерцовую волну частотой 560 ГГц с помощью фотосмешения и переданы по беспроводной связи. На приемнике сигналы восстанавливались с помощью гетеродинного детектирования с субгармоническим микшированием. В результате были достигнуты скорости передачи данных 84 Гбит/с (QPSK) и 112 Гбит/с (16QAM).

Эта работа закладывает ключевую технологическую основу для сверхскоростных мобильных транзитных каналов и фотонно-беспроводных интегрированных сетей в системах 6G. В дальнейшем мы сосредоточимся на дальнейшем снижении фазового шума, внедрении форматов модуляции более высокого порядка и увеличении дальности передачи за счет повышения выходной мощности в терагерцовом диапазоне и совершенствования конструкции антенн.