Bộ lọc mới có thể thúc đẩy việc truyền dữ liệu ở dải tần terahertz

Ajay Nahata, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính từ Đại học Utah (trái) và nghiên cứu sinh Andrew Paulsen giữ bộ lọc tần số terahert.

Các kỹ sư từ Đại học Utah đã phát hiện ra một cách tiếp cận mới để thiết kế các bộ lọc có khả năng tách các tần số khác nhau trong dải quang phổ terahertz, thế hệ tiếp theo của băng thông truyền thông có thể cho phép người sử dụng điện thoại di động và Internet tải dữ liệu nhanh hơn một nghìn lần so với hiện nay. Bộ lọc có thể được chế tạo bằng cách sử dụng một máy in phun có sẵn.

Việc lọc ra các tần số khác nhau sẽ rất quan trọng đối với việc phát triển quang phổ terahertz cho truyền thông. Bằng cách lọc ra các tần số không mong muốn, người dùng có thể tải thông tin từ Internet hoặc nói chuyện trên điện thoại di động, ví dụ, với ít tiếng ồn hoặc tín hiệu nhiễu hơn.

Phạm vi terahertz đề cập đến các dải tần số nằm giữa ánh sáng hồng ngoại và sóng vô tuyến. Các kỹ sư coi nó là biên giới công nghệ tiếp theo trong truyền thông vì tiềm năng to lớn để thúc đẩy tốc độ truyền dữ liệu. Công nghệ này cũng đang được nghiên cứu cho chụp ảnh y tế và máy quét ở sân bay thế hệ mới. Tia terahertz, hay tia T, có thể đi qua nhiều vật liệu mà không cần sử dụng bức xạ ion hóa, làm cho chúng hấp dẫn để sử dụng trong chẩn đoán hình ảnh và các thiết bị kiểm tra an ninh.

“Điện thoại di động của bạn hoạt động ở tần số 2,4 gigahertz. Một terahertz bằng một nghìn gigahertz”, Andrew Paulsen, đồng tác giả bài báo, nói. “Nếu chúng ta có thể sử dụng hiệu quả quang phổ terahertz cho truyền thông, chúng ta có thể có băng thông nhiều hơn 1 nghìn lần so với những gì chúng ta có hiện nay”.

Paulsen và Nahata phát hiện ra rằng bằng cách tạo ra các thiết kế nhất định bằng máy tính sử dụng phần mềm kỹ thuật MATLAB và in chúng trên một tấm chất dẻo bằng một máy in phun thông thường, họ có thể tạo ra một bộ lọc cho phép các tần số terahertz nhất định đi qua trong khi ngăn chặn những tần số khác. Máy in sử dụng mực bằng kim loại bạc tương tự như mực được sử dụng cho sản xuất bo mạch và các ăng-ten nhỏ.

Bằng cách sử dụng một máy phát tần số terahertz, bắn ra một chùm ánh sáng vô hình, các nhà nghiên cứu có thể đo các tần số khi chùm ánh sáng này đi qua bộ lọc. Các kích thước và hình dạng của các mẫu thiết kế được in, có thể trông giống như một hình tròn lượn sóng, xác định những tần số nào được đi qua và ở mức độ nào.

Phương pháp này là một bước quan trọng trong việc sử dụng quang phổ terahertz cho mục đích thương mại, có thể làm cơ sở cho mạng “5G” tiếp theo cho điện thoại di động. Nếu điện thoại di động sử dụng mạng “4G” hiện nay có thể tải dữ liệu với tốc độ 10-15 megabits mỗi giây, khả năng công nghệ terahertz có thể tải dữ liệu với tốc độ terabit mỗi giây (hay hàng triệu megabits mỗi giây). Việc sử dụng các bộ lọc trong một mạng như vậy sẽ là một thành phần quan trọng vì việc tách các tần số riêng biệt để tạo ra nhiều kênh truyền thông sẽ rất cần thiết. Nhiều thiết bị không dây sử dụng bộ lọc để chọn tần số, bao gồm các bộ định tuyến Wi-Fi, TV và điện thoại di động.

Có thể phải mất 10 năm nữa để người tiêu dùng có thể sử dụng các bộ định tuyến Wi-Fi hay điện thoại di động với công nghệ terahertz, nhưng các công ty truyền thông có thể sử dụng nó cho  mạng trục chính của họ sớm hơn nhiều. Một hạn chế hiện nay của tần số terahertz là chỉ truyền theo đường thẳng và có thể truyền tải chỉ ở những khoảng cách ngắn. Nhưng một số nhà nghiên cứu đã đạt được tốc độ tải xuống cực nhanh bằng chip terahertz không dây và những nhà nghiên cứu khác quan tâm đến phát sóng tín hiệu tivi 4K với độ nét siêu cao qua không khí với máy quay phim sử dụng quang phổ terahertz.

Theo Vista.gov.vn