Uma equipe japonesa acaba de transmitir dados a 112 gigabits por segundo em uma faixa de frequências da futura 6G.
Para atingir essa taxa, os pesquisadores utilizaram microcombs, dispositivos fotônicos integrados em chips, para gerar frequências ópticas muito estáveis. Esses microcombs reduzem consideravelmente o ruído de fase, um grande problema dos sistemas eletrônicos convencionais nas frequências terahertz.
Fibra óptica diretamente soldada a um microrressonador em nitreto de silício, permitindo evitar problemas de alinhamento.
Crédito: Tokushima University
Para contornar as dificuldades de alinhamento óptico, os cientistas soldaram diretamente uma fibra óptica a um microrressonador em nitreto de silício. Essa ligação evita as delicadas manipulações de calibração necessárias em sistemas fotônicos clássicos.
O sistema completo cabe em um transmissor de apenas 5 milímetros de diâmetro, ou seja, 90 vezes menor que um sistema convencional. Além disso, uma função de controle térmico integrada garante a estabilidade das ressonâncias ópticas apesar das variações de temperatura.
Os pesquisadores planejam melhorar ainda mais a potência e reduzir o ruído de fase para alcançar taxas ainda mais elevadas. Esse avanço abre caminho para uma rede sem fio ultrarrápida, compatível com a implantação da 6G prevista para cerca de 2030.
O que é um microcomb?
Um microcomb é um dispositivo fotônico em miniatura que gera uma multitude de frequências luminosas igualmente espaçadas, como os dentes de um pente. Ele se baseia em um microrressonador em anel no qual a luz laser circula e produz efeitos não lineares, criando um espectro de linhas muito precisas.
Essas linhas servem como portadoras para transmitir dados. Sua estabilidade excepcional reduz o ruído de fase, o que permite utilizar modulações avançadas e aumentar as taxas de transmissão.
Sua principal vantagem é a compacidade e o baixo consumo de energia. No entanto, o alinhamento preciso da fibra óptica de entrada continua sendo uma dificuldade técnica, resolvida aqui por uma soldagem direta que simplifica enormemente a integração em sistemas reais.
Por que as ondas terahertz são essenciais para a 6G?
As ondas terahertz ocupam uma faixa de frequências situada entre as micro-ondas e o infravermelho, tipicamente de 100 GHz a 10 THz. Essa região oferece uma largura de banda imensa, permitindo taxas de dados muito superiores às da 5G.
No entanto, essas frequências apresentam dificuldades: a atenuação atmosférica é forte, e os componentes eletrônicos clássicos têm dificuldade em gerar sinais potentes e estáveis. Os sistemas fotônicos, como o desenvolvido aqui, contornam essas limitações utilizando a luz para criar sinais terahertz de alta qualidade.
Para a 6G, as bandas acima de 350 GHz são particularmente promissoras por serem pouco congestionadas. Elas permitirão ligações backhaul sem fio ultrarrápidas, evitando o custo e a complexidade das fibras subterrâneas, e poderão também servir para aplicações de realidade aumentada, holografia ou telemedicina.
Fonte: Communications Engineering