Transmisja danych przez terahercowy multiplekser możliwa dzięki przyrządom Tektronix

Oscyloskop DPO70000SX i generatory arbitralne z serii AWG70000 zostały wykorzystane do demonstracji transmisji bezprzewodowej z szybkością 50 Gb/s.

Przyrządy firmy Tektronix odegrały kluczową rolę w demonstracji technologii, która w przyszłości może pozwolić na tworzenie bezprzewodowych łączy o bardzo dużej przepustowości. Artykuł opublikowany w periodyku Nature Communications przedstawia wyniki pracy międzynarodowego zespołu, który dokonał transmisji dwóch sygnałów wideo w czasie rzeczywistym przez terahercowy multiplekser. Całkowita przepustowość wyniosła 50 Gb/s, czyli około 100 razy więcej niż w przypadku sieci komórkowych.

Wymagania co do szybkości i przepustowości bezprzewodowej transmisji danych przekraczają możliwości sygnałów mikrofalowych. Dlatego też badacze poszukują metod wykorzystania fal terahercowych, które mogą przesłać znacznie większe ilości danych. Jedną z grup, która osiągnęła duże postępy na tym polu, jest międzynarodowy zespół powstały w wyniku współpracy Uniwersytetu Browna oraz instytutu IEMN CNRS z Uniwersytetu w Lille we Francji.

Zespół ten już wcześniej pokazał, że domenę optyki światłowodowej i radiowej można połączyć za pomocą fotonicznych układów terahercowych aby uzyskać duże przepustowości przesyłu danych. Jednak aby w ten sposób stworzyć prawdziwie użyteczny system, niezbędny jest układ do multipleksacji i demultipleksacji takich sygnałów. Za pomocą systemu falowodowego wykorzystującego dwie równoległe, metalowe powierzchnie, badaczom udało się zakodować transmisję telewizyjną wysokiej jakości na falach terahercowych o dwóch różnych częstotliwościach: 264,7 GHz oraz 322,5 GHz. Obie częstotliwości trafiły do systemu multipleksera, a po drugiej stronie były odbierane przez odbiornik telewizyjny. Kolejne eksperymenty dowiodły, że system ten mógł uzyskać przepustowości do 50 Gb/s przy niskiej stopie błędów.

W wymienionych eksperymentach została zastosowana modulacja QPSK. W tym celu sygnał optyczny został wstępnie zmodulowany za pomocą podwójnego modulatora Macha-Zendera, a następnie w procesie mieszania sygnału optycznego zostały wygenerowane dwa sygnały terahercowe. Dwa generatory arbitralne Tektronix AWG70000 posłużyły do stworzenia podwójnego sygnału danych w paśmie podstawowym z kodowaniem NRZ w oparciu o składową fazową i kwadraturową.

Na etapie detekcji podwójny sygnał terahercowy został przeniesiony w pasmo podstawowe poniżej 40 GHz za pomocą mieszacza subharmonicznego opartego na diodzie Schottky’ego. Sygnał wyjściowy został następnie wzmocniony i odebrany przez oscyloskop Tektronix DPO70000SX o paśmie 70 GHz. Dwa odebrane w ten sposób sygnały QPSK zostały następnie przeanalizowane, aby odzyskać zmodulowane dane i odpowiednie diagramy konstelacji.

Powyższa demonstracja definitywnie dowiodła, że terahercowy system multipleksera może posłużyć do przenoszenia rzeczywistych danych bez interferencji między strumieniami. Dzięki pomocy firmy Tektronix instytut IEMN CNRS miał możliwość w pełni przetestować i scharakteryzować swój system. Wyniki dowodzą, że takie podejście mogłoby w przyszłości umożliwić komercyjne wykorzystanie terahercowych sieci bezprzewodowych.

Połączenie optyki światłowodowej i technik radiowych przy pomocy fotonicznych układów terahercowych do uzyskania wysokiej przepustowości to obszar ciągłego rozwoju. Odpowiednie przyrządy pomiarowo-testowe pozwalają na rozwój innowacyjnych rozwiązań. Niezbędne są jednak zaawansowane narzędzia testowe umożliwiające generację i charakteryzację sygnału o częstotliwościach przynależnych technologiom 100G, 400G i wyższych. Tektronix oferuje szeroką gamę rozwiązań testowych przeznaczonych dla komunikacji optycznej, takich jak te użyte w tym przełomowym eksperymencie.

Jedynym autoryzowanym dystrybutorem firmy Tektronix w Polsce jest firma Tespol Sp. z o.o., ul. Klecińska 125, 54-413 Wrocław, tel.: 71 783 63 60, 22 675 75 42, www.tespol.com.pl.