Des chercheurs du monde entier travaillent sur des méthodes de transfert de données dans la gamme térahertz (THz), qui permettrait d'envoyer et de recevoir des informations plus rapidement que la technologie actuelle. Mais il est beaucoup plus difficile d'encoder des données dans la gamme THz que dans la gamme GHz actuellement utilisée par la technologie 5G. Un groupe de scientifiques de l'Université ITMO a démontré la possibilité de modifier les impulsions térahertz afin de les utiliser pour la transmission de données. Ils ont publié leurs résultats dans Rapports scientifiques .

Les entreprises de télécommunications des économies avancées commencent à adopter la nouvelle norme 5G, qui fournira des vitesses de transfert de données sans fil auparavant impossibles. Pendant ce temps, à mesure que les entreprises déploient cette nouvelle génération de réseaux de données, les scientifiques travaillent déjà sur son successeur. "On parle de technologies 6G, " dit Egor Oparin, membre du personnel du Laboratoire d'optique femtoseconde et de femtotechnologies de l'Université ITMO. "Ils augmenteront les vitesses de transfert de données de 100 à 1, 000 fois, mais leur mise en œuvre nous obligera à passer à la gamme térahertz."

Aujourd'hui, une technologie de transfert simultané de plusieurs canaux de données sur un seul canal physique a été mise en œuvre avec succès dans la gamme infrarouge (IR). Cette technologie est basée sur l'interaction entre deux impulsions IR large bande avec une bande passante mesurée en dizaines de nanomètres. Dans la gamme térahertz, la bande passante de telles impulsions serait beaucoup plus grande - et donc, à son tour, serait leur capacité de transfert de données.

Mais les scientifiques et les ingénieurs devront trouver des solutions à de nombreux problèmes cruciaux. L'un de ces problèmes consiste à garantir l'interférence de deux impulsions, ce qui se traduirait par un train d'impulsions, ou peigne de fréquence, utilisé pour coder les données.

"Dans la gamme térahertz, les impulsions ont tendance à contenir un petit nombre d'oscillations de champ; littéralement un ou deux par impulsion, " dit Egor Oparin. " Ils sont très courts et ressemblent à de minces pics sur un graphique. Il est assez difficile d'obtenir des interférences entre de telles impulsions, car ils sont difficiles à chevaucher."

Une équipe de scientifiques de l'Université ITMO a suggéré d'étendre l'impulsion dans le temps afin qu'elle dure plusieurs fois plus longtemps mais qu'elle soit toujours mesurée en picosecondes. Dans ce cas, les fréquences dans une impulsion ne se produiraient pas simultanément, mais se succèdent successivement. En termes scientifiques, c'est ce qu'on appelle le gazouillis, ou modulation de fréquence linéaire. Cependant, cela présente un autre défi :bien que les technologies de gazouillis soient assez bien développées dans la gamme infrarouge, il y a un manque de recherche sur l'utilisation de la technique dans la gamme térahertz.

"Nous nous sommes tournés vers les technologies utilisées dans le domaine des micro-ondes, " dit Egor Oparin, qui est co-auteur de l'article.

"Ils utilisent activement des guides d'ondes métalliques, qui ont tendance à avoir une dispersion élevée, ce qui signifie que différentes fréquences d'émission s'y propagent à des vitesses différentes. Mais dans la gamme des micro-ondes, ces guides d'ondes sont utilisés en monomode, ou, pour le dire autrement, le champ est réparti dans une configuration, une spécificité, bande de fréquence étroite, et en règle générale, dans une longueur d'onde. Nous avons pris un guide d'ondes similaire d'une taille adaptée à la gamme térahertz et avons fait passer un signal à large bande à travers celui-ci afin qu'il se propage dans différentes configurations. À cause de ce, le pouls est devenu plus long, passer de deux à environ sept picosecondes, ce qui est trois fois et demie plus. C'est devenu notre solution."

En utilisant un guide d'ondes, les chercheurs ont pu augmenter la durée des impulsions jusqu'à une durée nécessaire d'un point de vue théorique. Cela a permis d'obtenir une interférence entre deux impulsions modulées qui créent ensemble un train d'impulsions. "Ce qui est génial avec ce train d'impulsions, c'est qu'il présente une dépendance entre la structure d'une impulsion dans le temps et le spectre, " dit Oparin. " Nous avons donc une forme temporelle, ou tout simplement, oscillations de champ dans le temps, et forme spectrale, qui représente ces oscillations dans le domaine fréquentiel. Disons que nous avons trois sommets, trois sous-structures sous la forme temporelle, et trois sous-structures correspondantes sous la forme spectrale. En utilisant un filtre spécial pour supprimer des parties de la forme spectrale, nous pouvons « cligner des yeux » dans la forme temporelle et inversement. Cela pourrait être la base de l'encodage des données dans la bande térahertz."