Obwody pracujące z prędkościami terahercowymi stają się rzeczywistością

Obwody pracujące z prędkościami terahercowymi stają się rzeczywistością

Amerykańscy naukowcy z University of Utah pracujący pod kierownictwem Ajay’a Nahata’y, opracowali narzędzie do kierowania i sterowania sygnałami przenoszonymi przez promieniowanie terahercowe. Są one wykorzystywane do superszybkiego przetwarzania informacji. Urządzenie to jest dla fal o wysokiej częstotliwości tym, czym przewody są dla prądu.

Częstotliwości terahercowe są częścią spektrum elektromagnetycznego, która nie była dotąd wykorzystywana, a obecnie jest badana pod kątem jej użyteczności w superszybkiej bezprzewodowej komunikacji, skanerach przenikających przez ubrania oraz do przetwarzania informacji.

Dzisiejsze obwody i urządzenia takie jak chipy komputerowe pracują z częstotliwościami gigahercowymi wykonując miliardy cykli na sekundę. „Zademonstrowaliśmy pierwszy krok do stworzenia obwodu wykorzystującego promieniowanie terahercowe, który w przyszłości będzie mógł pracować z terahercowymi prędkościami,” – powiedział Nahata. W praktyce oznacza to biliony cykli na sekundę.

Światło w światłowodzie ma nawet wyższe częstotliwości. Jednak podróżuje ono w postaci fotonów, które nie interferują ze sobą, co sprawia, że sygnał jest wysokiej jakości, ale trudny do przetwarzania. Fale terahercowe mogą przenikać przez elektrony znajdujące się w metalach, co sprawia, że sygnał jest łatwiejszy w przetwarzaniu.

Naukowcy z Utah skonstruowali pierwszy falowód, który potrafi sterować sygnałami terahercowymi, a nawet dzielić je i łączyć. W tym przypadku, falowód pełni analogiczną funkcję jak przewód dla prądu.

Falowody terahercowe zostały zrobione poprzez wytrawienie w nierdzewnej stali ułożonych w linie miniaturowych prostokątnych otworów o wymiarach 50 na 500 mikrometrów. Każdy taki ‘ślad’ może prowadzić fale terahercowe po powierzchni metalu przez około 10 centymetrów.

Falowody mogą dodatkowo rozdzielać sygnały na połączeniach w kształcie litery ‘y’ oraz łączyć na skrzyżowaniach w kształcie litery ‘X’.

Radzenie sobie z falami terahercowymi jest ledwie możliwe, gdyż większość prostych materiałów nie jest w stanie utrzymać interakcji na odpowiednim poziomie.

Falowody terahercowe wynalezione w zeszłym roku na Rutgers University nie były na przykład w stanie poprowadzić skutecznie sygnałów.

Kluczowa jest kwestia zbudowania obwodu, który jest w stanie wykorzystać sygnały terahercowe. Dotąd płaskie falowody były w stanie prowadzić fale terahercowe jedynie w linii prostej.

„Nowe falowody mają podobne możliwości do tych wykorzystywanych w komunikacji wykorzystującej podczerwone światłowody” – powiedział Daniel Mittleman z Rice University. „Dotąd takie rzeczy były dla fal terahercowych niedostępne.”

Nahata pracuje obecnie nad takim udoskonaleniem swoich falowodów, by mogły one przenosić sygnały na większe odległości.

(lk)