Japonya’daki araştırmacılar, 6G iletişim teknolojilerinin geleceği açısından kritik görülen terahertz (THz) frekanslarında dikkat çekici bir başarıya imza attı. Tokushima Üniversitesi’nden Prof. Takeshi Yasui ve ekibi, “mikrocomb” tabanlı yeni bir kablosuz iletişim sistemi geliştirerek 560 GHz bandında saniyede 112 gigabit (Gbps) veri aktarım hızına ulaştı. Bu değer, bugüne kadar bu frekans aralığında elde edilen en yüksek hızlardan biri olarak öne çıkıyor.Araştırmacılar, 350 GHz’in üzerindeki frekanslarda geleneksel elektroniğin karşılaştığı güç kaybı ve gürültü sorunlarını aşarak, gelecekteki 6G ağları ve çok yüksek hızlı mobil omurga bağlantıları için temel oluşturmayı hedefliyor.
Mühendisler uzun süredir yeni nesil ultra hızlı kablosuz ağlar geliştirmeye çalışıyor ancak belirli bir noktadan sonra ciddi bir teknik sınıra takılıyor. 6G’nin vaat ettiği yüksek hızlara ulaşmak için verinin terahertz frekanslarında iletilmesi gerekiyor. Fakat geleneksel elektronik devreler bu seviyelerde verimli çalışamıyor. Frekans 350 GHz’in üzerine çıktığında sinyaller zayıflıyor ve “faz gürültüsü” adı verilen, iletişimi ciddi şekilde bozan yoğun bir parazit ortaya çıkıyor.
Optik mikrocomb teknolojisiyle sorunların üstesinden gelindi
Araştırma ekibi bu engeli aşmak için elektroniğin sınırlarını zorlamak yerine fotonik teknolojilere yöneldi. Geliştirilen sistemde temel bileşenlerden biri olan optik mikrocomb, çok düzenli aralıklarla sıralanmış ve son derece kararlı lazer frekansları üreterek bir tür optik referans görevi görüyor. Bu yapı, düşük faz gürültüsü sayesinde temiz ve güvenilir terahertz sinyalleri üretmeyi mümkün kılıyor.
Araştırmacılar ayrıca sistemin laboratuvar ortamından çıkarılıp daha pratik hale getirilmesi için önemli bir mühendislik problemi olan hassas hizalama sorununu da çözdü. Optik fiberin doğrudan silikon nitrür mikrorezonatöre kalıcı olarak bağlanması sayesinde sistem hem daha kompakt hale getirildi hem de titreşim ve çevresel etkilerden kaynaklanan bozulmalar büyük ölçüde azaltıldı. Buna entegre edilen sıcaklık kontrol mekanizması ise cihazın farklı ortam koşullarında bile stabil çalışmasını mümkün kıldı.
Veri aktarımı aşamasında iki farklı optik taşıyıcı sinyal kullanıldı ve bu sinyaller QPSK ile 16QAM gibi gelişmiş modülasyon teknikleriyle kodlandı. Bu yöntemler, her bir sinyalde daha fazla veri taşınmasını sağlayarak sistemin kapasitesini önemli ölçüde artırdı. Sonuç olarak QPSK modülasyonu ile 84 Gbps, 16QAM ile ise 112 Gbps hızlarına ulaşıldı.
Mobil omurga için büyük önem taşıyor
Uzmanlara göre bu gelişme, doğrudan akıllı telefonlara yansıyacak bir teknoloji olmaktan ziyade, 6G altyapısının görünmeyen ama kritik parçası olan “mobile backhaul” (mobil omurga) bağlantıları için büyük önem taşıyor. Yani baz istasyonları ile internet omurgası arasındaki yüksek kapasiteli veri aktarım hatları, gelecekte fiber optik kablolara ihtiyaç duymadan terahertz ışınlarıyla sağlanabilir.
Araştırma ekibi şimdi, faz gürültüsünü daha da azaltarak veri hızını artırmayı ve daha uzun mesafelere ulaşabilecek anten tasarımları geliştirmeyi hedefliyor. Eğer bu hedefler gerçekleşirse, kablosuz iletişimde fiber optik seviyesine yaklaşan bir performansın mümkün hale gelebilir.
