Terahertz - Mở đầu kỷ nguyên mạng không dây tốc độ cực cao

Các nhà khoa học tại Đại học Brown, Hoa Kỳ đã giúp chúng ta tiến gần hơn đến một hệ thống mạng không giây với tốc độ nhanh gấp 100 lần hiện tại. Công trình của họ về bức xạ Terahertz được công bố trên tạp chí uy tín hàng đầu thế giới Nature Photonics có thể mở đầu kỷ nguyên mạng không dây tốc độ cao trong vòng 15 năm tới.

Ngày nay, cả mạng di động và Wi-fi của chúng ta đang sử dụng sóng micro, một dạng bức xạ điện từ có tần số chỉ vài gigahertz (Ghz). Trong khi đó, bức xạ Terahertz nếu được khai thác có tần số cỡ 200-300 hay thậm chí 500 Ghz. Điều này cho phép chúng ta truyền được nhiều dữ liệu hơn trong cùng một khoảng thời gian.

Tuy nhiên, mấu chốt của vấn đề là làm cách nào có thể ghép kênh và giải mã được bức xạ Terahertz. Đối với hệ thống sử dụng sóng micro như hiện nay, nhiều tín hiệu độc lập được ghép vào một kênh duy nhất. Sau đó, dữ liệu truyền đến đầu kia của hệ thống, nơi thiết bị thu sẽ lại tách từng tín hiệu ra khỏi kênh chung. Vấn đề sẽ phức tạp hơn nếu tín hiệu là sóng Terahertz với tần số lớn hơn rất nhiều.

“Tất cả các mẫu thiết kế nhằm ghép kênh bức xạ Terahertz trước đây đều dựa trên sự truyền sóng trong một vật liệu. Các vật liệu này hấp thụ bức xạ khiến tín hiệu truyền bị suy giảm”, Daniel Mittleman, đồng tác giả công trình đến từ Đại học Brown cho biết. “Trong thiết bị của chúng tôi, sóng Teraheêt có thể được truyền chỉ trong không khí. Kết quả là nó có thể sử dụng dải tần Terahertz  điều mà trước đây là không thể”.

Hệ thống mới được các nhà khoa học phát triển với một bộ phận gọi là “ăng-ten sóng rò gỉ”. Trong đó, hai tấm kim loại được đặt song song tạo thành một đường dẫn sóng. Một trong hai tấm có một khe nhỏ trên đó. Khi sóng Terahertz đi đến đó, nó sẽ bị rò gỉ ra phía ngoài. Mỗi tần số sóng sẽ rò gỉ theo các góc độ khác nhau. Đây chính là mấu chốt giúp giải quyết được vấn đề của việc gửi cùng lúc rồi tách các bó sóng Terahertz có tần số khác nhau.

“Theo những gì chúng tôi biết thì đây là lần đâu tiên có một mô hình khả thi cho việc ghép kênh sóng Terahertz”, Mittleman cho biết. Thay đổi khoảng cách giữa các tấm kim loại cũng có thể thay đổi phân bổ băng thông cho các người dùng khác nhau.

Nghiên cứu mới này đã mở ra một bước đột phá cho chúng ta hướng đến một mạng Terahertz tốc độ cực cao trong tương lai. “Nếu tôi phải đoán, có lẽ là ít nhất 10 năm nữa”, Mittleman nói “Cũng có thể là 15 năm, tôi nghĩ rằng rồi đến một lúc nào đó chúng ta sẽ cần đến mạng Terahertz. Chắc chắn điều đó sẽ xảy ra”.