Pesquisadores de todo o mundo estão trabalhando em métodos para transferir dados na faixa de terahertz (THz), o que tornaria possível enviar e receber informações mais rapidamente do que a tecnologia atual. Mas é muito mais difícil codificar dados na faixa THz do que na faixa GHz atualmente usada pela tecnologia 5G. Um grupo de cientistas da Universidade ITMO demonstrou a possibilidade de modificar os pulsos de terahertz para usá-los na transmissão de dados. Eles publicaram seus resultados em Relatórios Científicos .

As empresas de telecomunicações em economias avançadas estão começando a adotar o novo padrão 5G, que fornecerá velocidades de transferência de dados sem fio anteriormente impossíveis. Enquanto isso, à medida que as empresas implementam esta nova geração de redes de dados, os cientistas já estão trabalhando em seu sucessor. "Estamos falando de tecnologias 6G, "diz Egor Oparin, um membro da equipe do Laboratório de Óptica de Femtossegundos e Femtotecnologias da Universidade ITMO. "Eles vão aumentar as velocidades de transferência de dados em qualquer lugar de 100 para 1, 000 vezes, mas implementá-los exigirá que mudemos para a faixa de terahertz. "

Hoje, uma tecnologia para transferência simultânea de vários canais de dados em um único canal físico foi implementada com sucesso na faixa de infravermelho (IR). Essa tecnologia é baseada na interação entre dois pulsos de infravermelho de banda larga com uma largura de banda medida em dezenas de nanômetros. Na faixa de terahertz, a largura de banda de tais pulsos seria muito maior - e assim, por sua vez, seria sua capacidade de transferência de dados.

Mas os cientistas e engenheiros precisarão encontrar soluções para várias questões cruciais. Uma dessas questões tem a ver com garantir a interferência de dois pulsos, o que resultaria em um chamado trem de pulso, ou pente de frequência, usado para codificar dados.

"Na faixa de terahertz, os pulsos tendem a conter um pequeno número de oscilações de campo; literalmente um ou dois por pulso, "diz Egor Oparin." Eles são muito curtos e parecem picos finos em um gráfico. É bastante desafiador conseguir interferência entre esses pulsos, porque são difíceis de se sobrepor. "

Uma equipe de cientistas da Universidade ITMO sugeriu estender o pulso no tempo para que dure várias vezes mais, mas ainda seja medido em picossegundos. Nesse caso, as frequências dentro de um pulso não ocorreriam simultaneamente, mas sigam um ao outro em sucessão. Em termos científicos, isso é conhecido como chilrear, ou modulação de frequência linear. Contudo, isso apresenta outro desafio:embora as tecnologias de chilrear sejam muito bem desenvolvidas na faixa do infravermelho, faltam pesquisas sobre o uso da técnica na faixa dos terahertz.

"Nós nos voltamos para as tecnologias usadas na faixa de microondas, "diz Egor Oparin, quem é co-autor do artigo.

"Eles empregam ativamente guias de ondas de metal, que tendem a ter alta dispersão, o que significa que diferentes frequências de emissão se propagam em velocidades diferentes lá. Mas na faixa de microondas, esses guias de onda são usados ​​em modo único, ou, colocando em outras palavras, o campo é distribuído em uma configuração, especifico, banda de frequência estreita, e como regra, em um comprimento de onda. Pegamos um guia de ondas semelhante de tamanho adequado para a faixa de terahertz e passamos um sinal de banda larga por ele para que se propagasse em diferentes configurações. Por causa disso, o pulso ficou mais longo em duração, mudando de dois para cerca de sete picossegundos, que é três vezes e meia mais. Essa se tornou a nossa solução. "

Usando um guia de ondas, os pesquisadores conseguiram aumentar a duração dos pulsos para uma duração necessária do ponto de vista teórico. Isso possibilitou a interferência entre dois pulsos chilreados que, juntos, criam um trem de pulsos. "O que é ótimo sobre este trem de pulso é que ele exibe uma dependência entre a estrutura de um pulso no tempo e o espectro, "diz Oparin." Portanto, temos a forma temporal, ou simplesmente, oscilações de campo no tempo, e forma espectral, que representa essas oscilações no domínio da frequência. Digamos que temos três picos, três subestruturas na forma temporal, e três subestruturas correspondentes na forma espectral. Ao usar um filtro especial para remover partes da forma espectral, podemos 'piscar' na forma temporal e vice-versa. Esta pode ser a base para a codificação de dados na banda terahertz. "