會「轉彎」的光如何成為解鎖未來無線通訊的密碼

編譯/高晟鈞

蜂巢式網路(又稱行動網路)與Wi-fi系統幾乎涵蓋了我們生活的每一個角落,任何時候、任何地方都能在網上「衝浪」。然而在不久的將來,將需要過渡到比當前系統更高的太赫茲通訊頻率,以乘載更多數據。

研究人員提出一種名為自加速光束,該光束系統經由特殊的設計,其電磁波可以因應地形變化自然「轉彎」與「彎曲」。圖取自 Innovations

對此,布朗大學與萊斯大學的研究團隊在實現太赫茲的無線通訊又向前邁進了一步,透過彎曲光線,成功解決太赫茲通訊在遭遇固體障礙時所遇到的訊號阻礙難題。

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太赫茲通訊的難題

當前的無線通訊多使用微波作為資料載體,儘管Wi-fi與行動網路的技術日益增長,但其數據承載能力正瀕臨極限,太赫茲作為更高頻率的載體,其數據承仔能力是微波的100倍。

然而不同於微波可以穿過薄牆或窗簾,太赫茲的一項技術難題便在於其波長過短,在遭遇固體障礙物時容易反射,無法提供穩定、可靠且大範圍的無線通訊。

大多數人使用Wi-fi基地台,使整個房間充滿無線訊號,增加網路或通訊品質。然而對於更高頻率的太赫茲系統來說,只能使用定向光束,該定向光束需要時刻保持連接,意味著不能隨處使用;此外,倘若移動到光束之外,或是之間存在著障礙物,那麼便不會收到任何訊號。

會「轉彎」的光

對此,研究人員提出了一種特殊的概念,名為自加速光束(Self-accelerating beams),該光束系統經由特殊的設計,其電磁波可以因應地形變化自然「轉彎」與「彎曲」。

具體來說,當電磁波受到固體障礙物阻擋時,該光束發射器可以對電磁波的強度、時間和密度進行特殊調整,就像是對數據資料進行一次次的「重新排列」來適應周遭的環境結構。

這種模式可以在固體物體阻擋部分光束時,保持訊號鏈路的完整性。只要發射器所發射的電磁波未被「完全阻擋」,訊號便會隨環境物體周圍彎曲;如果它被完全阻隔,則可以主動調整訊號源的參數,直到資料能夠被傳送至接收器為止。

太赫茲無線網路的未來

儘管彎曲光束並不能解決所有難題,但這項進展已經足以使科學家們看見太赫茲無線網路到來的曙光。研究人員表示,希望有一天無線網路將能承載更多數據,即使在擁擠的城市與辦公室中,也能提供更快、更穩定的網路連線。

目前,太赫茲通訊技術仍處於起步階段,還有許多基礎研究需要完成,也有更多難題等著科學家們克服。

資料來源:Innovations

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