Результаты представлены в статье «Optical free-space data communication at 4 Gbit/s using a terahertz laser» в журнале Communications Physics. Работа выполнена совместно с Университетским колледжем Лондона (UCL), Кембриджским университетом и Университетом Суонси при поддержке пятилетнего гранта UKRI объёмом 7 млн фунтов стерлингов.
Терагерцовый диапазон как следующий коммуникационный фронтир
Терагерцовые волны располагаются между микроволновым и инфракрасным диапазонами и обладают значительно большей потенциальной пропускной способностью, чем радиочастоты, используемые в Wi-Fi и 5G. Однако практическое применение этого диапазона долгое время сдерживалось высокой поглощаемостью атмосферы и сложностью генерации и детектирования стабильных сигналов.
Команда из Лидса решила эту задачу, напрямую модулируя терагерцовый квантовый каскадный лазер (QCL) цифровыми данными и принимая сигнал с помощью специализированного полупроводникового детектора. В результате был создан оптический канал связи в свободном пространстве, не требующий оптоволокна или кабельной инфраструктуры.
По словам исследователей, достигнутая скорость передачи данных примерно в 200 раз превышает показатели ранних терагерцовых систем, которые обычно ограничивались килобайтами или мегабайтами в секунду.
Потенциальные области применения
Высокоскоростная терагерцовая связь может быть востребована в ряде критически важных сценариев:
- В дата-центрах — для сверхбыстрых беспроводных соединений между стойками серверов, снижая задержки и повышая гибкость архитектуры облачных систем.
- В космических коммуникациях — для межспутниковых каналов связи, где отсутствует атмосферное поглощение.
- В защищённых каналах связи — благодаря высокой направленности терагерцовых пучков, что усложняет перехват сигнала и делает технологию перспективной для обороны, финансов и медицины.
Технические вызовы и дальнейшее развитие
Главной инженерной задачей было обеспечение стабильной искажённо-независимой модуляции лазера, отметил доктор Джаяпрасат Элумалай. После достижения устойчивой работы лазер смог передавать данные с высокой скоростью и надёжно восстанавливать сигнал на приёмной стороне.
Доктор Джошуа Фриман подчеркнул, что терагерцовый диапазон остаётся недоиспользованным, несмотря на огромный потенциал, и дальнейшее развитие технологий генерации и детектирования может существенно повысить пропускную способность.
Следующим этапом станет переход от простых схем модуляции (включено/выключено) к более сложным форматам кодирования, что позволит значительно увеличить скорость передачи и спектральную эффективность. Повышение мощности и интеграция устройств также рассматриваются как ключевые направления для практической коммерциализации.
Контекст и стратегическое значение
Работа вписывается в более широкую британскую инициативу по развитию полупроводниковых компетенций, включая создание нового Центра подготовки докторантов, направленного на устранение кадрового дефицита в микроэлектронике. Сотрудничество Лидса, UCL и Суонси объединяет экспертизу в терагерцовой фотонике, квантовых каскадных лазерах и коммуникационных системах.
Итог
Эксперимент с терагерцовой оптической связью на скорости 4 Гбит/с демонстрирует практическую возможность использования «терагерцового разрыва» как нового коммуникационного слоя. Хотя до массового внедрения остаются инженерные и экономические барьеры, технология потенциально может стать фундаментом для будущих систем 6G/7G, беспроводных дата-центров и космических сетей высокой пропускной способности.
Источник: https://www.electronicsweekly.com/news/business/free-space-4gbit-sec-optical-comms-2026-02/
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
