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Quarta-feira, Julho 6, 2022

Um novo guia de ondas pode revolucionar a transmissão e o processamento do sinal THz para links de comunicação mais rápidos e amplos – ScienceDaily

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O transporte de fluxos de dados usando a região espectral terahertz (THz) pode atender à crescente demanda por taxas de transferência de dados sem precedentes, ou seja, terabits por segundo (Tb/s), uma vez que oferece uma maior largura de banda disponível. No entanto, é extremamente desafiador desenvolver componentes físicos que vão além das funcionalidades de processamento mais elementares para a construção de futuros sistemas de comunicação em frequências THz. O pesquisador de pós-doutorado Junliang Dong e uma equipe internacional de cientistas, sob a supervisão do professor Roberto Morandotti no Institut national de la recherche scientifique (INRS), desenvolveram um novo guia de ondas para superar essas limitações. Seu trabalho, o primeiro no campo, foi publicado na revista Comunicações da Natureza.

Gravando o guia de ondas

No artigo, os cientistas propuseram uma nova abordagem para a realização do processamento de sinal THz de banda larga em guias de onda de fio de metal pela engenharia das superfícies do fio. Eles agem como tubos para ondas eletromagnéticas e limitam sua propagação.

“Nós demonstramos que, gravando ranhuras criteriosamente projetadas com estruturas multiescala diretamente nos fios de metal, podemos alterar quais frequências são refletidas ou transmitidas (ou seja, uma grade de THz Bragg) sem adicionar nenhum material ao guia de ondas.”

-Junliang Dong

Este conceito é explorado pela primeira vez no regime THz. Ele permite uma flexibilidade sem precedentes para manipular os pulsos THz que se propagam nos guias de onda, o que, por sua vez, permite funcionalidades de processamento de sinal mais complexas. Por exemplo, poderíamos pensar em “mensagens holográficas” em 6G, comparativamente a SMS e correio de voz em 1G e 2G.

Além de transportar os fluxos de dados, os inovadores guias de onda THz podem fornecer funcionalidades versáteis de processamento de sinal. As vantagens distintas dos guias de onda de fio metálico, incluindo simplicidade estrutural, tolerância à flexão, bem como semelhança com cabos para conexões, os tornam muito promissores. No entanto, o confinamento apertado limita as maneiras possíveis de manipular as ondas THz em propagação.

Uma abordagem universal

Como prova de conceito, os pesquisadores apresentam uma geometria de guia de onda completamente nova: o guia de onda de quatro fios (FWWG), que é capaz de sustentar duas ondas independentes que são polarizadas ortogonalmente (vertical e horizontalmente) para que não interfiram entre si. Ela é pioneira, pela primeira vez, na multiplexação por divisão de polarização em guias de onda THz. Em outras palavras, permite que os dois canais de informação sejam transmitidos em um único caminho de transmissão. Mais importante ainda, integrando as grades de Bragg com a gravura, elas podem ser manipuladas de forma independente.

“Nosso dispositivo representa a primeira arquitetura de guia de onda THz, com um novo design baseado em metal, que suporta multiplexação por divisão de polarização. Em particular, a capacidade de realizar uma funcionalidade de processamento de sinal tão complexa, ou seja, a manipulação independente de sinais THz multiplexados, nunca foi alcançado em outro lugar”, conclui o professor Morandotti.

Essa abordagem universal para a realização do processamento de sinal THz de banda larga, em combinação com novos designs de guia de onda, abre caminho para a rede de próxima geração. Ele permitirá cenários de aplicação fascinantes, como a transmissão multicanal de vídeo não compactado de ultra-alta definição, transferência de dados de ultra-alta velocidade de curta distância entre dispositivos, bem como comunicações chip a chip.

Fonte da história:

Materiais fornecido por Institut National de la Recherche Scientifique – INRS. Original escrito por Audrey-Maude Vezina. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.



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