ឧបករណ៍ពហុគុណតេរ៉ាហឺតប្រភេទថ្មីមួយបានបង្កើនសមត្ថភាពទិន្នន័យទ្វេដង និងបង្កើនការទំនាក់ទំនង 6G យ៉ាងខ្លាំងជាមួយនឹងកម្រិតបញ្ជូនទិន្នន័យដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមក និងការបាត់បង់ទិន្នន័យទាប។
ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវបានណែនាំឧបករណ៍ពហុគុណតេរ៉ាហឺតប្រេកង់ធំទូលាយដែលបង្កើនសមត្ថភាពទិន្នន័យទ្វេដង និងនាំមកនូវវឌ្ឍនភាពបដិវត្តន៍ដល់ 6G និងលើសពីនេះ។ (ប្រភពរូបភាព៖ Getty Images)
ការទំនាក់ទំនងឥតខ្សែជំនាន់ក្រោយ ដែលតំណាងដោយបច្ចេកវិទ្យា terahertz សន្យាថានឹងធ្វើបដិវត្តន៍ការបញ្ជូនទិន្នន័យ។
ប្រព័ន្ធទាំងនេះដំណើរការនៅប្រេកង់តេរ៉ាហឺត ដែលផ្តល់នូវកម្រិតបញ្ជូនដែលមិនអាចប្រៀបផ្ទឹមបានសម្រាប់ការបញ្ជូនទិន្នន័យ និងការទំនាក់ទំនងលឿនបំផុត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដើម្បីសម្រេចបាននូវសក្តានុពលនេះឱ្យបានពេញលេញ បញ្ហាប្រឈមបច្ចេកទេសសំខាន់ៗត្រូវតែយកឈ្នះ ជាពិសេសក្នុងការគ្រប់គ្រង និងប្រើប្រាស់វិសាលគមដែលមានប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។
ការរីកចម្រើនដ៏អស្ចារ្យមួយបានដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមនេះ៖ ឧបករណ៍ពហុគុណប៉ូលារីស្យុងតេរ៉ាហឺត (de) តេរ៉ាហឺតរួមបញ្ចូលគ្នាកម្រិតខ្ពស់បំផុតដំបូងគេដែលបានបង្កើតឡើងនៅលើវេទិកាស៊ីលីកុនដែលគ្មានស្រទាប់ខាងក្រោម។
ការរចនាប្រកបដោយភាពច្នៃប្រឌិតនេះផ្តោតលើក្រុមតន្រ្តី J អនុតេរ៉ាហឺត (220-330 GHz) និងមានគោលបំណងផ្លាស់ប្តូរការទំនាក់ទំនងសម្រាប់ 6G និងលើសពីនេះ។ ឧបករណ៍នេះបង្កើនសមត្ថភាពទិន្នន័យទ្វេដងប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព ខណៈពេលដែលរក្សាអត្រាបាត់បង់ទិន្នន័យទាប ដែលបើកផ្លូវសម្រាប់បណ្តាញឥតខ្សែល្បឿនលឿនដែលមានប្រសិទ្ធភាព និងអាចទុកចិត្តបាន។
ក្រុមការងារដែលនៅពីក្រោយសមិទ្ធផលដ៏សំខាន់នេះរួមមាន សាស្ត្រាចារ្យ Withawat Withayachumnankul មកពីសាលាវិស្វកម្មអគ្គិសនី និងមេកានិច នៃសាកលវិទ្យាល័យ Adelaide លោកបណ្ឌិត Weijie Gao ដែលបច្ចុប្បន្នជាអ្នកស្រាវជ្រាវក្រោយបណ្ឌិតនៅសាកលវិទ្យាល័យ Osaka និងសាស្ត្រាចារ្យ Masayuki Fujita។
សាស្ត្រាចារ្យ Withayachumnankul បានមានប្រសាសន៍ថា "ឧបករណ៍ពហុគុណប៉ូឡារីសេសិនដែលបានស្នើឡើងអនុញ្ញាតឱ្យស្ទ្រីមទិន្នន័យច្រើនត្រូវបានបញ្ជូនក្នុងពេលដំណាលគ្នាក្នុងប្រេកង់ដូចគ្នា ដែលបង្កើនសមត្ថភាពទិន្នន័យទ្វេដង"។ កម្រិតបញ្ជូនដែលទាក់ទងដែលសម្រេចបានដោយឧបករណ៍នេះគឺមិនធ្លាប់មានពីមុនមកនៅទូទាំងជួរប្រេកង់ណាមួយ ដែលតំណាងឱ្យការលោតផ្លោះដ៏សំខាន់សម្រាប់ឧបករណ៍ពហុគុណរួមបញ្ចូលគ្នា។
ឧបករណ៍ពហុគុណប៉ូឡារីសេសិនគឺមានសារៈសំខាន់នៅក្នុងការទំនាក់ទំនងទំនើប ព្រោះវាអនុញ្ញាតឱ្យសញ្ញាច្រើនចែករំលែកប្រេកង់ដូចគ្នា ដែលបង្កើនសមត្ថភាពឆានែលយ៉ាងសំខាន់។
ឧបករណ៍ថ្មីនេះសម្រេចបាននូវគោលដៅនេះដោយប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ភ្ជាប់ទិសដៅរាងកោណ និងការស្រោបឧបករណ៍ផ្ទុកដែលមានប្រសិទ្ធភាព anisotropic។ សមាសធាតុទាំងនេះបង្កើនភាពផ្ទុយគ្នានៃប៉ូលារីសាស្យុង ដែលបណ្តាលឱ្យមានសមាមាត្រនៃការផុតពូជប៉ូលារីសាស្យុង (PER) ខ្ពស់ និងកម្រិតបញ្ជូនធំទូលាយ ដែលជាលក្ខណៈសំខាន់ៗនៃប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង terahertz ដែលមានប្រសិទ្ធភាព។
មិនដូចការរចនាបែបប្រពៃណីដែលពឹងផ្អែកលើរលកមគ្គុទ្ទេសក៍អសមមាត្រស្មុគស្មាញ និងពឹងផ្អែកលើប្រេកង់នោះទេ ឧបករណ៍ពហុគុណថ្មីនេះប្រើប្រាស់ស្រទាប់អានីសូត្រូពិចជាមួយនឹងការពឹងផ្អែកប្រេកង់បន្តិចបន្តួចប៉ុណ្ណោះ។ វិធីសាស្រ្តនេះទាញយកអត្ថប្រយោជន៍យ៉ាងពេញលេញពីកម្រិតបញ្ជូនដ៏ច្រើនដែលផ្តល់ដោយឧបករណ៍ភ្ជាប់រាងកោណ។
លទ្ធផលគឺកម្រិតបញ្ជូនប្រភាគជិត 40% PER ជាមធ្យមលើសពី 20 dB និងការបាត់បង់ការបញ្ចូលអប្បបរមាប្រហែល 1 dB។ រង្វាស់ដំណើរការទាំងនេះលើសពីការរចនាអុបទិក និងមីក្រូវ៉េវដែលមានស្រាប់ ដែលជារឿយៗទទួលរងពីកម្រិតបញ្ជូនតូចចង្អៀត និងការខាតបង់ខ្ពស់។
ការងាររបស់ក្រុមស្រាវជ្រាវមិនត្រឹមតែបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃប្រព័ន្ធតេរ៉ាហឺតប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាថែមទាំងដាក់មូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់យុគសម័យថ្មីមួយក្នុងការទំនាក់ទំនងឥតខ្សែផងដែរ។ លោកវេជ្ជបណ្ឌិត កៅ បានកត់សម្គាល់ថា "ការច្នៃប្រឌិតនេះគឺជាកត្តាជំរុញដ៏សំខាន់ក្នុងការដោះសោសក្តានុពលនៃការទំនាក់ទំនងតេរ៉ាហឺត"។ កម្មវិធីរួមមានការផ្សាយវីដេអូនិយមន័យខ្ពស់ ការពិតបន្ថែម និងបណ្តាញទូរស័ព្ទចល័តជំនាន់ក្រោយដូចជា 6G។
ដំណោះស្រាយគ្រប់គ្រងប៉ូឡារីសាស្យុងតេរ៉ាហឺតបែបប្រពៃណី ដូចជាឧបករណ៍បម្លែងរបៀបអ័រថូហ្គោណាល់ (OMTs) ដែលផ្អែកលើរលកមគ្គុទ្ទេសក៍ដែករាងចតុកោណកែង ប្រឈមនឹងដែនកំណត់យ៉ាងសំខាន់។ រលកមគ្គុទ្ទេសក៍ដែកជួបប្រទះនឹងការបាត់បង់អូមិចកើនឡើងនៅប្រេកង់ខ្ពស់ ហើយដំណើរការផលិតរបស់វាស្មុគស្មាញដោយសារតម្រូវការធរណីមាត្រដ៏តឹងរ៉ឹង។
ឧបករណ៍ពហុគុណប៉ូឡារីសាស្យុងអុបទិក រួមទាំងឧបករណ៍ដែលប្រើអន្តរហ្វេរ៉ូម៉ែត្រ Mach-Zehnder ឬគ្រីស្តាល់ហ្វូតូនិក ផ្តល់នូវការរួមបញ្ចូលកាន់តែប្រសើរ និងការខាតបង់ទាប ប៉ុន្តែជារឿយៗត្រូវការការសម្របសម្រួលរវាងកម្រិតបញ្ជូន ភាពបង្រួម និងភាពស្មុគស្មាញនៃការផលិត។
ឧបករណ៍ភ្ជាប់ទិសដៅត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងប្រព័ន្ធអុបទិក ហើយតម្រូវឱ្យមានប្រតិកម្មប៉ូឡារីសាស្យុងខ្លាំងដើម្បីសម្រេចបានទំហំតូច និង PER ខ្ពស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ពួកវាត្រូវបានកំណត់ដោយកម្រិតបញ្ជូនតូចចង្អៀត និងភាពរសើបចំពោះការអត់ធ្មត់ផលិតកម្ម។
ឧបករណ៍ពហុគុណថ្មីនេះរួមបញ្ចូលគ្នានូវគុណសម្បត្តិនៃឧបករណ៍ភ្ជាប់ទិសដៅរាងកោណ និងការស្រោបមធ្យមដែលមានប្រសិទ្ធភាព ដោយយកឈ្នះលើដែនកំណត់ទាំងនេះ។ ការស្រោប anisotropic បង្ហាញពី birefringence ដ៏សំខាន់ ដែលធានាបាននូវ PER ខ្ពស់នៅទូទាំង bandwidth ធំទូលាយ។ គោលការណ៍រចនានេះសម្គាល់ការចាកចេញពីវិធីសាស្រ្តប្រពៃណី ដោយផ្តល់នូវដំណោះស្រាយដែលអាចធ្វើមាត្រដ្ឋានបាន និងជាក់ស្តែងសម្រាប់ការរួមបញ្ចូល terahertz។
ការផ្ទៀងផ្ទាត់ពិសោធន៍របស់ឧបករណ៍ពហុគុណបានបញ្ជាក់ពីដំណើរការដ៏ល្អឥតខ្ចោះរបស់វា។ ឧបករណ៍នេះដំណើរការប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពក្នុងជួរ 225-330 GHz ដោយសម្រេចបាននូវកម្រិតបញ្ជូនប្រភាគ 37.8% ខណៈពេលដែលរក្សាបាន PER លើសពី 20 dB។ ទំហំតូច និងភាពឆបគ្នាជាមួយដំណើរការផលិតស្តង់ដាររបស់វាធ្វើឱ្យវាសមស្របសម្រាប់ការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំ។
លោកវេជ្ជបណ្ឌិត Gao បានកត់សម្គាល់ថា "ការច្នៃប្រឌិតនេះមិនត្រឹមតែបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង terahertz ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាថែមទាំងបើកផ្លូវសម្រាប់បណ្តាញឥតខ្សែល្បឿនលឿនដែលមានថាមពល និងអាចទុកចិត្តបានថែមទៀត"។
ការអនុវត្តដ៏មានសក្តានុពលនៃបច្ចេកវិទ្យានេះលាតសន្ធឹងហួសពីប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង។ តាមរយៈការកែលម្អការប្រើប្រាស់វិសាលគម ឧបករណ៍ពហុគុណអាចជំរុញការរីកចម្រើនក្នុងវិស័យដូចជារ៉ាដា ការថតរូបភាព និងអ៊ីនធឺណិតនៃវត្ថុ។ សាស្ត្រាចារ្យ Withayachumnankul បានមានប្រសាសន៍ថា "ក្នុងរយៈពេលមួយទសវត្សរ៍ យើងរំពឹងថាបច្ចេកវិទ្យា terahertz ទាំងនេះនឹងត្រូវបានអនុម័ត និងធ្វើសមាហរណកម្មយ៉ាងទូលំទូលាយនៅទូទាំងឧស្សាហកម្មផ្សេងៗ"។
ឧបករណ៍ពហុគុណនេះក៏អាចត្រូវបានរួមបញ្ចូលយ៉ាងរលូនជាមួយឧបករណ៍ beamforming មុនៗដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយក្រុមផងដែរ ដែលអាចឱ្យមានមុខងារទំនាក់ទំនងកម្រិតខ្ពស់នៅលើវេទិការួមមួយ។ ភាពឆបគ្នានេះបង្ហាញពីភាពបត់បែន និងសមត្ថភាពធ្វើមាត្រដ្ឋាននៃវេទិការលកឌីអេឡិចត្រិចដែលមានស្រទាប់មធ្យមដែលមានប្រសិទ្ធភាព។
ការរកឃើញស្រាវជ្រាវរបស់ក្រុមនេះត្រូវបានបោះពុម្ពផ្សាយនៅក្នុងទិនានុប្បវត្តិ Laser & Photonic Reviews ដោយសង្កត់ធ្ងន់លើសារៈសំខាន់របស់ពួកគេក្នុងការជំរុញបច្ចេកវិទ្យា photonic terahertz។ សាស្ត្រាចារ្យ Fujita បានកត់សម្គាល់ថា "តាមរយៈការយកឈ្នះលើឧបសគ្គបច្ចេកទេសសំខាន់ៗ ការច្នៃប្រឌិតនេះត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងជំរុញចំណាប់អារម្មណ៍ និងសកម្មភាពស្រាវជ្រាវនៅក្នុងវិស័យនេះ"។
ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវរំពឹងថា ការងាររបស់ពួកគេនឹងជម្រុញកម្មវិធីថ្មីៗ និងការកែលម្អបច្ចេកវិទ្យាបន្ថែមទៀតនៅក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំខាងមុខ ដែលនៅទីបំផុតនាំទៅរកគំរូដើម និងផលិតផលពាណិជ្ជកម្ម។
ឧបករណ៍ពហុគុណនេះតំណាងឱ្យជំហានដ៏សំខាន់មួយឆ្ពោះទៅមុខក្នុងការដោះសោសក្តានុពលនៃការទំនាក់ទំនងតេរ៉ាហឺត។ វាកំណត់ស្តង់ដារថ្មីសម្រាប់ឧបករណ៍តេរ៉ាហឺតដែលបានរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយនឹងរង្វាស់ដំណើរការដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមក។
ដោយសារតម្រូវការសម្រាប់បណ្តាញទំនាក់ទំនងល្បឿនលឿន និងមានសមត្ថភាពខ្ពស់បន្តកើនឡើង ការច្នៃប្រឌិតបែបនេះនឹងដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការកំណត់អនាគតនៃបច្ចេកវិទ្យាឥតខ្សែ។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១៦ ខែធ្នូ ឆ្នាំ ២០២៤