Transformador topológico en chip para conexiones inalámbricas de terahertz 6G a XG

Área de la Ciencia:

• Fotónica y ingeniería óptica
• Sistemas de comunicación inalámbrica
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La comunicación inalámbrica en terahercios (THz) es crucial para las futuras redes 6G, ya que ofrece alta capacidad y baja latencia.
• Se necesitan formadores de haz THz eficientes para superar desafíos como la pérdida de señal, el ancho de banda limitado y los problemas de integración.
• Las tecnologías actuales de formación de haz luchan con la integración en el chip y la cobertura espacial.

Objetivo del estudio:

• Para presentar una novedad en el chip de banda ancha THz topológico beamformer.
• Para abordar las limitaciones de las técnicas de formación de haz THz existentes.
• Para permitir la formación de haz a gran escala para las comunicaciones inalámbricas de terabits por segundo.

Principales métodos:

• Utilizó vórtices de valle para guía de ondas, división y aislamiento en matrices de guía de ondas por fases.
• Diseño inverso asistido por red neuronal empleado para la optimización del transformador de haz.
• Desarrolló un circuito integrado fotónico totalmente de silicio, compatible con el óxido de metal y el semiconductor.

Principales resultados:

• Se ha logrado una formación de haz azimutal completa de 360° con ganancias de hasta 20 dBi.
• Demostró un enlace inalámbrico chip-to-chip de 72 Gbps sobre 300 mm y ocho enlaces simultáneos de 40 Gbps.
• Habilitado el control reconfigurable de los haces THz mediante fotoexcitación.

Conclusiones:

• El transformador de haz topológico THz desarrollado ofrece una operación de banda ancha con bajas pérdidas y una formación de haz a gran escala eficiente.
• Esta tecnología es esencial para habilitar sistemas MIMO masivos en comunicaciones inalámbricas 6G de terabits por segundo.
• El circuito integrado fotónico de todo silicio proporciona una vía para sistemas de comunicación THz escalables.