Una tecnología innovadora para redes de comunicación 6G

Transportar flujos de datos utilizando la región espectral de terahercios (THz) podría satisfacer la demanda cada vez mayor de tasas de transferencia de datos sin precedentes, es decir, terabits por segundo (Tb/s), ya que ofrece un mayor ancho de banda disponible. Sin embargo, es extremadamente desafiante desarrollar componentes físicos que vayan más allá de las funcionalidades de procesamiento más elementales para construir futuros sistemas de comunicación en frecuencias de THz. El investigador postdoctoral Junliang Dong y un equipo internacional de científicos, bajo la supervisión del profesor Roberto Morandotti del Institut national de la recherche scientifique (INRS), han desarrollado una nueva guía de ondas para superar esas limitaciones. Su trabajo, el primero en el campo, fue publicado en la prestigiosa revista Comunicaciones de la naturaleza.

Grabado de la guía de ondas

En el artículo, los científicos propusieron un enfoque novedoso para la realización del procesamiento de señales THz de banda ancha en guías de ondas de hilos metálicos mediante la ingeniería de las superficies de los hilos. Actúan como conductos de ondas electromagnéticas y limitan su propagación.

«Demostramos que, al grabar surcos cuidadosamente diseñados con estructuras multiescala directamente en los cables de metal, podemos cambiar qué frecuencias se reflejan o transmiten (es decir, una rejilla THz Bragg) sin agregar ningún material a la guía de ondas», dice Dong.

Este concepto se explota por primera vez en el régimen de THz. Permite una flexibilidad sin precedentes para manipular los pulsos de THz que se propagan dentro de las guías de ondas, lo que a su vez permite funcionalidades de procesamiento de señales más complejas. Por ejemplo, podríamos pensar en «mensajería holográfica» en 6G, en comparación con SMS y correo de voz en 1G y 2G.

Además de transportar los flujos de datos, las innovadoras guías de ondas de THz pueden proporcionar funcionalidades versátiles de procesamiento de señales. Las claras ventajas de las guías de ondas de alambre metálico, incluida la simplicidad estructural, la tolerancia a la flexión y la similitud con los cables para las conexiones, las hacen muy prometedoras. Sin embargo, el estricto confinamiento limita las posibles formas de manipular las ondas de THz que se propagan.

Un enfoque universal

Como prueba de concepto, los investigadores presentan una geometría de guía de ondas completamente nueva: la guía de ondas de cuatro hilos (FWWG), que es capaz de sostener dos ondas independientes que están polarizadas ortogonalmente (vertical y horizontalmente) para que no interfieran entre sí. Es pionero, por primera vez, en la multiplexación por división de polarización en guías de onda THz. En otras palabras, permite que los dos canales de información se transmitan a través de una única ruta de transmisión. Lo que es más importante, al integrar las rejillas de Bragg con el grabado, se pueden manipular de forma independiente.

«Nuestro dispositivo representa la primera arquitectura de guía de ondas de THz, con un nuevo diseño basado en metal, que admite la multiplexación por división de polarización. En particular, la capacidad de realizar una funcionalidad de procesamiento de señales tan compleja, es decir, la manipulación independiente de señales de THz multiplexadas, nunca se ha logrado en otros lugares», concluye el profesor Morandotti.

Este enfoque universal para la realización del procesamiento de señales THz de banda ancha, en combinación con diseños novedosos de guías de ondas, allana el camino hacia la red de próxima generación. Permitirá escenarios de aplicación fascinantes, como la transmisión multicanal de video de ultra alta definición sin comprimir, la transferencia de datos de ultra alta velocidad a corta distancia entre dispositivos, así como las comunicaciones de chip a chip.

Proporcionado por el Institut national de la recherche scientifique – INRS