Вчені відкрили новий спосіб прискорити бездротовий зв’язок за допомогою графену

Дослідники здійснили прорив у перетворенні ТГц-частот за допомогою графену, відкриваючи нові можливості для надшвидкого бездротового зв’язку та передової обробки сигналів. Їхня робота спрямована на подолання попередніх обмежень у нелінійній ТГц-оптиці, що є важливим кроком до ефективних технологій 6G.

Розкриття потенціалу ТГц-хвиль у комунікаціях

Дослідницька група з Оттавського університету розробила нові методи покращення перетворення частот терагерцових (ТГц) хвиль у графенових структурах. Їхні відкриття можуть призвести до швидших і ефективніших технологій бездротового зв’язку та обробки сигналів.

ТГц-хвилі, що існують у далекій інфрачервоній області електромагнітного спектра, мають широкий спектр застосувань. Вони можуть проникати через непрозорі матеріали, що робить їх цінними для неінвазивної візуалізації у сфері безпеки та контролю якості. Крім того, вони мають великий потенціал для бездротового зв’язку. Прогрес у нелінійній ТГц-оптиці – методах зміни частоти електромагнітних хвиль – є ключовим для розвитку високошвидкісних бездротових мереж, включаючи майбутні 6G-системи.

Технологія ТГц швидко розвивається і, як очікується, відіграватиме важливу роль у медицині, зв’язку, безпеці та контролі якості. Професор фізики Оттавського університету Жан-Мішель Менар разом зі своєю командою розробив пристрої, що перетворюють електромагнітні сигнали у вищі частоти коливань. Це відкриття допомагає усунути розрив між традиційною ГГц-електронікою та новітньою ТГц-фотонікою, наближаючи нас до комунікаційних систем нового покоління.

Прорив у перетворенні ТГц-частот за допомогою графену

Ці результати, опубліковані в журналі Light: Science & Applications, демонструють інноваційні підходи до посилення нелінійних ефектів у графенових пристроях.

«Наше дослідження є значним кроком вперед у підвищенні ефективності ТГц-перетворювачів частот – критичного елемента для багатоспектральних ТГц-застосувань і, особливо, для майбутніх комунікаційних систем, таких як 6G», – зазначає професор Менар.

Використання унікальних оптичних властивостей графену

У своїй роботі вчені досліджують методи використання унікальних оптичних властивостей графену – квантового матеріалу, що складається з одного шару атомів вуглецю. Цей двовимірний матеріал можна легко інтегрувати в пристрої, відкриваючи нові можливості для обробки сигналів та комунікацій.

Раніше дослідження взаємодії ТГц-світла з графеном зосереджувалися переважно на фундаментальних процесах, аналізуючи вплив лише одного параметра. Через це нелінійні ефекти залишалися надзвичайно слабкими. Щоб подолати це обмеження, професор Менар та його колеги застосували низку інноваційних підходів для посилення нелінійних ефектів і повного використання унікальних властивостей графену.

Розширення можливостей ТГц-технологій

«Наша експериментальна платформа та нові архітектури пристроїв дозволяють досліджувати широкий спектр матеріалів, що виходять за межі графену, та виявляти нові нелінійні оптичні механізми», – додає Алі Малекі, аспірант групи ультрашвидкої ТГц-оптики в Оттавському університеті.

«Такі дослідження є критично важливими для вдосконалення методів перетворення ТГц-частот та їхньої інтеграції в практичні застосування, зокрема для створення ефективних, чип-інтегрованих нелінійних ТГц-конвертерів сигналу, які визначатимуть майбутнє комунікаційних систем».