전자파와 양자물질을 활용해 무선통신기술을 개선하다
오타와대학의 연구팀은 그래핀 기반 구조에서 테라헤르츠(THz)파의 주파수 변환을 향상시키는 혁신적인 방법을 개발하여 무선 통신 및 신호 처리 분야에서 더 빠르고 효율적인 기술에 대한 새로운 잠재력을 열었습니다.
전자기 스펙트럼의 극적외선 영역에 위치한 THz파는 보안 및 품질 관리 애플리케이션에서 불투명한 재료를 통해 비침습적 이미징을 수행하는 데 사용할 수 있습니다.
더욱이 이러한 전파는 무선 통신에 큰 가능성을 제공합니다.
전자기파의 주파수를 변경하는 데 사용될 수 있는 THz 비선형 광학의 발전은 6G 기술 이상을 위한 고속 무선 통신과 신호 처리 시스템 개발에 필수적입니다.
THz 기술은 건강, 커뮤니케이션, 보안, 품질 관리 분야에서 중요한 역할을 수행할 것으로 예상되면서 빠르게 발전하고 있습니다.
과학부 물리학 조교수인 장 미셸 메나르와 연구팀은 전자기 신호를 더 높은 진동 주파수로 상향 변환할 수 있는 장치를 개발하는 길을 열었으며, 이를 통해 GHz 전자 장치와 THz 광자 장치 간의 격차를 효과적으로 메웠습니다.
이러한 연구 결과는 Light: Science & Applications 에 게재되었으며 , 그래핀 기반 장치에서 THz 비선형성을 향상시키기 위한 혁신적인 전략을 보여줍니다.
"이 연구는 다중 스펙트럼 THz 응용 분야와 특히 6G와 같은 통신 시스템의 미래에 중요한 측면인 THz 주파수 변환기의 효율성을 개선하는 데 있어 중요한 진전을 나타냅니다."라고 uOttawa 연구원인 Ali Maleki와 Robert W. Boyd, 그리고 University of Bayreuth(독일)의 Moritz B. Heindl과 Georg Herink, 그리고 Iridian Spectral Technologies와 함께 프로젝트에 협력한 Ménard 교수는 말했습니다.
이 새로운 연구는 단일 탄소 원자 층으로 구성된 새로운 양자 물질인 그래핀의 독특한 광학적 특성을 활용하는 방법을 보여줍니다.
이 2D 소재는 장치에 완벽하게 통합될 수 있어 신호 처리 및 통신에 새로운 응용 분야를 구축할 수 있습니다.
THz 빛과 그래핀을 결합한 이전 연구들은 주로 기본적인 빛-물질 상호 작용에 초점을 맞추었고, 종종 실험에서 단일 매개변수의 효과를 조사했습니다.
그 결과 비선형 효과는 매우 약했습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 Ménard 교수와 그의 동료들은 여러 가지 혁신적인 접근 방식을 결합하여 비선형 효과를 강화하고 그래핀의 고유한 특성을 최대한 활용했습니다.
"저희의 실험 플랫폼과 새로운 장치 아키텍처는 그래핀을 넘어 광범위한 소재를 탐색하고 잠재적으로 새로운 비선형 광학 메커니즘을 식별할 수 있는 가능성을 제공합니다." 연구를 위해 결과를 수집하고 분석한 uOttawa의 초고속 THz 그룹의 박사 과정 학생인 알리 말레키가 덧붙였습니다.
"이러한 연구 및 개발은 THz 주파수 변환 기술을 개선하고 궁극적으로 이 기술을 실제 응용 분야에 통합하는 데 필수적이며, 특히 미래 통신 시스템을 구동할 효율적인 칩 통합 비선형 THz 신호 변환기를 가능하게 하는 데 중요합니다"
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250121162331.htm
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