日大學(xué)利用小型半導(dǎo)體元件實現(xiàn)太赫茲波無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)
對于人類而言,電磁波是一座“寶藏”,目前已經(jīng)實現(xiàn)了多項通過利用不同帶寬的電磁波來改變時代的技術(shù)和服務(wù)。比如,頻率為數(shù)百kHz的電波被應(yīng)用于AM調(diào)頻廣播,數(shù)十MHz的電波被應(yīng)用于FM調(diào)頻廣播,數(shù)百MHz的電波被應(yīng)用于電視和手機,數(shù)GHz的電波被應(yīng)用于無線LAN等,數(shù)十GHz的電波被應(yīng)用于衛(wèi)星廣播電視等。而頻率為數(shù)十THz以上的紅外線和可見光被應(yīng)用于光纖通信和照明,電磁波在人們的生活中不可或缺。另外,短波長X線在醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
在這種形勢下,未開拓的帶寬是頻率為100GHz~10THz、波長為30μm~3mm的電磁波“太赫茲波”。就太赫茲波而言,技術(shù)上很難制造出可在室溫下工作的高輸出功率小型元件。
在這個“人跡未至的領(lǐng)域”,有一個研究小組全球首次使用小型半導(dǎo)體元件登上了無線通信的“頂峰”。這就是羅姆和大阪大學(xué)研究生院基礎(chǔ)工學(xué)研究系教授永妻忠夫組成的研究小組。該小組2011年11月宣布,采用將300GHz頻帶電磁波作為載波的無線通信技術(shù),實現(xiàn)了1.5Gbit/秒的數(shù)據(jù)傳輸速度??赏瑫r將共振隧道二極管(RTD:resonant tunneling diode)作為振蕩元件和檢測元件使用,而且是在室溫下實現(xiàn)的。
目前,業(yè)界已針對275GHz以下的電磁波劃分了電波使用范圍。尚未明確規(guī)定300GHz頻帶的使用范圍,因此確保大帶寬的可能性很高,可采用耗電量較小的單純調(diào)制方式實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。但是,該頻帶的傳統(tǒng)收發(fā)裝置尺寸非常大,而且價格昂貴。大多需要極低溫等特殊環(huán)境。要在消費產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)實用化,必須有小型、簡便且能夠在室溫下工作的振蕩元件。