100 gigabit/s wifi in de maak
Een samenwerking tussen Amerikaanse en Japanse onderzoekers heeft een sleutelcomponent opgeleverd op het gebied van draadloze communicatie die tot 100x sneller is dan de huidige generatie routers. Huidige draadloze communicatie werkt op microgolf-frequenties, maar als gevolg van de vraag naar hogere snelheden en grotere bandbreedtes toeneemt, zijn onderzoekers druk bezig om te trachten een communicatie-flessenhals af te wenden. Tussen de microgolf- en infraroodgedeelten van het elektromagnetische spectrum ligt een potentiële kandidaat: Terahertz (THz) straling.
Met oscillaties van rond de 1 triljoen per seconde werden THz golven eerder gebruikt om het wereldrecord van draadloze datatransmissie te halen, waarbij een team onderzoekers liet zien dat lokale datatransmissiesnelheden van 100GBit/s konden worden gehaald. Echter, voor een systeem waar we ook iets aan hebben in de echte wereld zijn elektronische componenten vereist die in staat zijn om functies te vervullen die we in de echte wereld gebruiken. Namelijk: verzenden, multiplexen, demultiplexen, detecteren, verwerken, et cetera.
De uitdaging
Elke hoge bandbreedte communicatietechnologie dient in staat te zijn om multiplex (het combineren van meerdere signalen en deze vervolgens verzenden via één medium) uit te zenden, en demultiplex (het tegenovergestelde dus, de verschillende signalen uit dat ene signaal deduceren) te ontvangen. Deze techniek stelt ons in staat om grote hoeveelheden data te versturen via het internet, de televisie, enzovoorts, waarbij een deze grote hoeveelheden worden gedragen door een vezel, de lucht, of een koperen kabel.
Dit multiplexen en demultiplexen van het veel snellere THz signaal blijft echter een onopgelost probleem, ondanks de noodzaak ervan.
Het apparaat dat onderzoekers nu hebben gecreëerd is een modificatie van een normale antenne, maar dan voor THz golflengtes. Het apparaat heeft de ietwat beangstigende naam ‘Leaky wave antenna’ gekregen, en is te zien in de afbeelding hieronder. De antenne is gemaakt van twee parallelle metalen platen, die een golfgeleider vormen. Een van de platen heeft een kleine snee, en terwijl de THz-golven door de golfgeleider bewegen, lekt er iets van de straling. De hoek van waaruit deze straling lekt is afhankelijk van zijn frequentie. Dat leidt ertoe dat 10 verschillende frequenties in 10 verschillende hoeken (demultiplexen) ‘lekken’. Door het proces om te draaien kan het apparaat dus multiplexen. En dat is zeer aantrekkelijk voor communicatie applicaties in de echte wereld.
Daarbij komt dat door de afstand tussen de twee platen te veranderen, het mogelijk wordt het spectrum van de bandbreedte dat kan worden toegewezen aan elk kanaal gewijzigd kan worden.
De onderzoekers hopen dat het prototype dat ze hebben ontwikkeld een bron van inspiratie is voor andere onderzoekers, om uiteindelijk een THz communicatienetwerk te creëren.
Zijn THz golven veilig?
Het korte antwoord op die vraag luidt: geen idee. Er is gemengd bewijs dat suggereert of interactie met THz straling veilig is voor biologische organismen. Een theoretisch onderzoek van MIT uit 2009 suggereert dat THz golven kunnen interfereren met DNA, hoewel het proces behoorlijk onwaarschijnlijk was, en er een zeer lange blootstelling aan THz straling werd verondersteld. Tot er voldoende experimentele biologische data is verzameld kunnen we er niet zeker van zijn dat het veilig is. Aan de andere kant, daar zijn ze bij wifi-straling ook nog niet uit. Het consensus is in ieder geval dat aangezien THz staling niet ioniserend is, de kans op schade voor mensen zeer klein is.
