新型纯硅多路复用器驱动下一代通信发展

  ICC讯（编译：Aiur）  近期，日本大阪大学和澳大利亚阿德莱德大学研究人员联合开展的一项研发成功推出了基于纯硅的新型多路复用器(multiplexer)，面向300-GHz频段太赫兹通讯应用，这项研究已发表在Optica杂志上。

硅多路复用器 | 来源：大阪大学

  阿德莱德大学电力和电子工程学院副教授Withawat Withayachumnankul表示：“为了控制太赫兹波的巨大频谱带宽，用于分路与合路信号的多路复用器对于将数据化分成数个管理块以实现简易处理而言至关重要，数据可以因此更快地从一端设备传输到另一端设备。迄今为止，业界尚未开发出适用于太赫兹范围且紧凑实用的多路复用器，而这款新型太赫兹多路复用器拥有低廉的制造成本，对于超宽带无线通信将非常有价值。新开发的芯片形态是通道合波与分波的关键，以便让更多数据得到快速处理，简单就是它的美!”

  随着移动设备在互联网访问比重中越来越高，驱动连接设备的数量呈指数级增长。不久的将来，机器也将在物联网实现通信互联，这需要满足快速传输大量数据的强大无线网络。赫兹波是电磁频谱的一部分，其原始频谱带宽比基于微波的常规无线通信的频谱带宽要宽得多。由于采用新颖的光通道(optical tunneling )工艺，科研团队开发了更紧凑、更高效的太赫兹多路复用器

集成多路复用器的示意图，显示宽带太赫兹波被分成四个不同的频率，每个频率都能够承载数字信息 | 来源：大阪大学

  大阪大学副教授暨研究团队领导者Masayuki Fujita表示：“我们的四通道复用器可以支持高达48Gbit/s的总体速率，满足未压缩的8K超高清视频进行实时的流式传输。

  这项研究的主要作者，来自大阪大学的Dr. Daniel Headland 表示：“一个传统的四通道光学多路复用器可能会跨越2000多个波长，这在300 GHz频带中大约是两米长，而我们的器件仅跨越25个波长，可将尺寸显著减小6000倍。新型多路复用器的频谱带宽是日本分配的总频谱30倍以上，这是目前使用的最快移动技术4G/LTE和下一代5G的总和。由于带宽与数据速率有关，因此新型多路复用器可以实现超高速的数字传输。为了使整个系统具有便携性，我们计划将多路复用器与共振隧穿二极管集成在一起，以实现紧凑型多通道太赫兹收发器。”

多路复用器的实验，显示了与外部系统的连接。多路复用器没有任何形式的支撑基板 | 来源：大阪大学

  团队使用基础的调制方案，太赫兹电源只需打开和关闭即可传输二进制数据。现有更先进的技术可以将更高的数据速率以1 TB/s的速度压缩到给定的带宽分配中。

  大阪大学教授Tadao Nagatsuma表示：“新型多路复用器比计算机芯片更加简单，将同样实现大规模的批量制造，这将使未来6G或更高级应用以及物联网、无人驾驶飞机之间的低拦截通信成为可能。”

  文章来源：https://phys.org/news/2021-04-silicon-multiplexer-chip.html