Une nouvelle étude farfelue menée par des chercheurs de l'Université Brown montre que les liaisons de données de fréquence térahertz peuvent rebondir dans une pièce sans perdre trop de données. Les résultats sont une bonne nouvelle pour la faisabilité des futurs réseaux de données sans fil térahertz, qui ont le potentiel de transporter plusieurs fois plus de données que les réseaux actuels.

Les réseaux cellulaires et les systèmes Wi-Fi d'aujourd'hui reposent sur le rayonnement micro-ondes pour transporter des données, mais la demande pour de plus en plus de bande passante dépasse rapidement ce que les micro-ondes peuvent gérer. Cela a amené les chercheurs à penser à transmettre des données sur des ondes térahertz à haute fréquence, qui ont jusqu'à 100 fois la capacité de transport de données des micro-ondes. Mais la technologie de communication térahertz en est à ses balbutiements. Il y a beaucoup de recherche fondamentale à faire et beaucoup de défis à surmonter.

Par exemple, il a été supposé que les liaisons térahertz nécessiteraient une ligne de vue directe entre l'émetteur et le récepteur. Contrairement aux micro-ondes, les ondes térahertz sont entièrement bloquées par la plupart des objets solides. Et l'hypothèse a été qu'il n'est pas possible de faire rebondir un faisceau térahertz autour - disons, d'un mur ou deux pour trouver un chemin clair autour d'un objet.

"Je pense qu'il est juste de dire que la plupart des gens dans le domaine térahertz vous diraient qu'il y aurait trop de perte de puissance sur ces rebonds, et donc les liaisons sans visibilité directe ne seront pas réalisables en térahertz, " a déclaré Daniel Mittleman, professeur à la Brown University School of Engineering et auteur principal de la nouvelle recherche publiée dans Photonique APL . "Mais notre travail indique que la perte est en fait tout à fait tolérable dans certains cas, un peu moins que ce que beaucoup de gens auraient pensé."

Pour l'étude, Mittleman et ses collègues ont fait rebondir des ondes térahertz à quatre fréquences différentes sur une variété d'objets - miroirs, portes en métal, murs de parpaings et autres - et mesuré le taux d'erreur binaire des données sur la vague après les rebonds. Ils ont montré que des taux d'erreur binaire acceptables étaient réalisables avec des augmentations modestes de la puissance du signal.

"Le souci avait été que pour faire ces rebonds et ne pas perdre vos données, vous auriez besoin de plus de puissance qu'il n'était possible de générer, ", a déclaré Mittleman. "Nous montrons que vous n'avez pas besoin d'autant de puissance que vous pourriez le penser, car la perte au rebond n'est pas aussi importante que vous ne le pensez."

Dans une expérience, les chercheurs ont fait rebondir un faisceau sur deux murs, permettant une liaison réussie lorsque l'émetteur et le récepteur étaient à un coin l'un de l'autre, sans aucune visibilité directe. C'est une découverte prometteuse pour soutenir l'idée de réseaux locaux térahertz.

"Vous pouvez imaginer un réseau sans fil, " Mittleman a expliqué, « où l'ordinateur de quelqu'un est connecté à un routeur térahertz et qu'il y a une ligne de vue directe entre les deux, mais quelqu'un entre et bloque le faisceau. Si vous ne trouvez pas d'autre chemin, ce lien sera fermé. Ce que nous montrons, c'est que vous pourriez toujours être en mesure de maintenir le lien en recherchant un nouveau chemin qui pourrait impliquer de rebondir sur un mur quelque part. Il existe aujourd'hui des technologies qui peuvent faire ce genre de recherche de chemin pour les fréquences plus basses et il n'y a aucune raison qu'elles ne puissent pas être développées pour le térahertz."

Les chercheurs ont également réalisé plusieurs expériences en extérieur sur des liaisons sans fil térahertz. Une licence expérimentale délivrée par la FCC fait de Brown le seul endroit du pays où la recherche en plein air peut être effectuée légalement à ces fréquences. Le travail est important car les scientifiques commencent tout juste à comprendre les détails du comportement des liaisons de données térahertz dans les éléments, dit Mittleman.

Leur étude s'est concentrée sur ce qu'on appelle la réflexion spéculaire. Lorsqu'un signal est transmis sur de longues distances, les vagues se déploient en formant un cône de plus en plus large. À la suite de ce déploiement, une partie des vagues rebondira sur le sol avant d'atteindre le récepteur. Ce rayonnement réfléchi peut interférer avec le signal principal à moins qu'un décodeur ne le compense. C'est un phénomène bien compris dans la transmission des micro-ondes. Mittleman et ses collègues ont voulu le caractériser dans la gamme térahertz.

Ils ont montré que ce type d'interférence se produit en effet dans les ondes térahertz, mais se produit à un degré moindre sur l'herbe par rapport au béton. C'est probablement parce que l'herbe a beaucoup d'eau, qui a tendance à absorber les ondes térahertz. Alors sur l'herbe, le faisceau réfléchi est plus absorbé que le béton, en laissant moins d'interférer avec le faisceau principal. Cela signifie que les liaisons térahertz sur l'herbe peuvent être plus longues que celles sur le béton car il y a moins d'interférences à gérer, dit Mittleman.

Mais il y a aussi un avantage à ce genre d'interférence avec le sol.

"La réflexion spéculaire représente un autre chemin possible pour votre signal, " Mittleman a dit. " Vous pouvez imaginer que si votre chemin de ligne de site est bloqué, vous pourriez penser à le faire rebondir sur le sol pour y arriver."

Mittleman dit que ce type d'études de base sur la nature de la transmission de données térahertz est essentiel pour comprendre comment concevoir l'architecture du réseau pour les futurs systèmes de données térahertz.