Die City University of Hong Kong (CityU) hat kürzlich ein revolutionäres Metagerät entwickelt, das in der Lage ist, die Strahlungsrichtung und -fläche von abstimmbaren Terahertz (THz)-Strahlen zu steuern. Das Drehen seiner Metaoberfläche ermöglicht es dem Gerät, das 6G-Signal schnell direkt an einen zugewiesenen Empfänger zu leiten, wodurch Stromverluste minimiert und gleichzeitig die Privatsphäre verbessert werden. Es wird erwartet, dass es ein anpassbares, gerichtetes und hochsicheres Gerät für die zukünftige 6G-Kommunikation wird.
Die THz-Band-Technologie ist äußerst vielversprechend, da sie über umfangreiche Spektrumsressourcen verfügt, um ultrahohe Geschwindigkeiten von 100 Gbit/s und sogar Tbit/s (Terabit/Sekunde) für die drahtlose Kommunikation zu unterstützen – Hunderte bis Tausende schneller als die Datenrate von 5G.
Spannende Aussichten
Leider sind herkömmliche THz-Systeme auf schwere dielektrische Linsen, Reflektoren und sperrige Reflektoren angewiesen, die Wellen nicht zu einem festen Detektor oder Sender leiten oder sie an einen anderen Ort als einen Empfänger an einem isolierten Ort oder in einem kleinen Bereich senden können. Dies verhindert die Entwicklung zukünftiger 6G-Anwendungen, da sie eine präzise Positionierung, konzentrierte Signalstärke und begrenzte Abdeckungsbereiche erfordern.
Zwei Forschungsteams von CityU unter der Leitung von Professor Tsai din-Ping (Lehrstuhlprofessorin für Elektrotechnik) und Professor Chan Chihou (amtierender Provost und Direktor des State Key Laboratory of Terahertz and Millimeter Waves SKLTMW) haben ein neuartiges abstimmbares Gerät entwickelt, das dies ermöglicht volle Kontrolle über die Ausbreitungsrichtung und Abdeckung von THz-Strahlen.
“Das Aufkommen eines abstimmbaren THz-Meta-Geräts bietet aufregende Aussichten für 6G-Kommunikationssysteme”, sagte Professor Tsai. “Unser Meta-Gerät ermöglicht die Signalübermittlung an bestimmte Benutzer oder Detektoren und hat die Flexibilität, die Ausbreitungsrichtung nach Bedarf anzupassen.”
Das Meta-Gerät besteht aus zwei bis drei rotierenden, dünnschichtigen Metaoberflächen (künstliches und dünnschichtiges Material mit einer Dicke im Subwellenlängenbereich), die als Projektoren für THz-Strahlen in einer 2-D-Ebene oder einem 3-D-Raum fungieren. Professor Tsai erklärte, dass der Erfolg seines Geräts im präzisen Design jeder Mikroantenne liegt, und dass es ausreicht, sie ohne zusätzlichen Platz zu drehen, um den Fokus anzupassen und den Strahl auf seine festgelegten Zielkoordinaten zu richten.
Ein Forschungsteam führte Experimente durch, um zu verifizieren, dass beide Arten von Varifokal-Metageräten – Dublett und Triplett – den Brennpunkt der THz-Welle an einen beliebigen Ort sowohl im 2D- als auch im 3D-Raum projizieren. Dieses innovative Design hat gezeigt, wie ein Metagerät 6G-Signale an präzise Orte im zwei- und dreidimensionalen Raum leiten kann.
Einfach zu skalierende Produktion zu geringen Kosten
Das Team entwickelte 3D-Drucktechnologie und Hochtemperaturkleber zur Herstellung von Metaoberflächen. Sie sind leicht und tragbar, was bedeutet, dass sie für praktische Anwendungen in großen Stückzahlen zu geringen Kosten hergestellt werden können.
Das THz-abstimmbare Metagerät des 6G-Telekommunikationssystems hat das Potenzial, eine Reihe von Anwendungen zu unterstützen, darunter Fernerkundung, drahtlose Energieübertragung, Zoom-Bildgebung und drahtlose Energiequellen. Das Forschungsteam plant, in naher Zukunft weitere Meta-Geräte auf Basis der THz-Varifokalfotografie zu entwickeln.
Über: ScienceDaily (öffnet in neuem Tab)