Работая на частотах выше 350 ГГц, традиционные полупроводниковые генераторы сталкиваются с двумя фундаментальными проблемами: резко падает выходная мощность и растет фазовый шум (нестабильность частоты). Это делает высокоскоростную модуляцию сигнала невозможной. Терагерцовый диапазон (0,3–3 ТГц) считается для 6G наиболее привлекательным: он позволяет передавать огромные объемы данных, но до сих пор никому не удавалось достичь стабильной передачи на скоростях выше десятков гигабит в секунду.
Солитонная микрогребенка — это устройство размером с микросхему, которое генерирует сотни равномерно разнесенных в пространстве оптических частот, или «зубцов». Эти частоты идеально синхронизированы между собой и обладают сверхнизким фазовым шумом.
Устройство, созданное специалистами из Университета Токусима, — беспроводная коммуникационная система, сочетающая солитонные микрогребенки с модуляционными методами высокого порядка. Благодаря прямому соединению оптического волокна с микрорезонатором из нитрида кремния исследователи устранили необходимость в точной оптической юстировке, что позволило значительно миниатюризировать устройство и повысить стабильность работы, пишет Techxplore.
Вдобавок, такая конфигурация обеспечила мощную оптическую накачку и долговременную стабильную работу, создав платформу для генерации малошумных терагерцовых сигналов. И наконец, интеграция функции контроля температуры микрорезонатора улучшила воспроизводимость характеристик оптического резонанса и повысила устойчивость к колебаниям температуры окружающей среды.
В ходе эксперимента ученые сгенерировали два стабильных оптических несущих сигнала и преобразовали их в терагерцовую волну на частоте 560 ГГц посредством оптического смешивания. Сигналы модулировались посредством форматов QPSK и 16QAM. При QPSK была достигнута скорость 84 Гбит/с, при 16QAM — 112 Гбит/с. Это более чем в 10 раз превышает типичные показатели существующих терагерцовых систем на подобных частотах.
«Этот результат представляет собой важный шаг на пути к созданию практических беспроводных систем 6G и сверхскоростной мобильной магистральной связи», — заявил профессор Такеши Ясуи из Университета Токусима.
Частотные гребенки — это лазерные линейки для точного и быстрого измерения определенных частот света. Их используют для обнаружения и идентификации химических веществ, но оборудование зачастую требовалось громоздкое, не подходящее для дистанционных датчиков и портативных спектрометров. Группа исследователей из США представила компактное, полностью интегрированное устройство, генерирующее стабильную частотную гребенку с очень широкой полосой пропускания.
