Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Thành phố Hồng Kông (CityU) đã phát minh ra một siêu thiết bị terahertz (THz) có thể điều hướng mang tính đột phá, cũng như khả năng kiểm soát hướng bức xạ và vùng phủ sóng của các chùm THz.

Tiềm năng của công nghệ băng tần THz không giới hạn, chúng sở hữu nguồn phổ tần dồi dào để hỗ trợ 100 Gbps (gigabit mỗi giây), và thậm chí tốc độ dữ liệu siêu cao cấp Tbps (terabit mỗi giây) cho truyền thông không dây, nhanh hơn rất nhiều so với tốc độ truyền dữ liệu 5G. 

Tuy nhiên, các hệ thống THz thông thường sử dụng các thấu kính và gương phản xạ điện môi nặng, cồng kềnh, chỉ có thể dẫn sóng đến một máy phát hoặc máy dò cố định hoặc truyền chúng đến một máy thu duy nhất có vị trí cố định hoặc phát sóng ở khu vực hạn chế. Điều này cản trở sự phát triển của các ứng dụng 6G trong tương lai, vốn yêu cầu chính xác định vị và cường độ tín hiệu tập trung.

Với nỗ lực chung của hai nhóm nghiên cứu tại CityU, dẫn đầu là Tsai Din-Ping, Giáo sư kiêm Chủ tịch Khoa Kỹ thuật Điện và Chan Chi-hou Quyền Hiệu trưởng và Giám đốc Phòng thí nghiệm Trọng điểm Nhà nước về Sóng Terahertz và Milimet ( SKLTMW), một siêu thiết bị mới, có thể điều chỉnh, kiểm soát hoàn toàn hướng truyền và vùng phủ sóng của chùm THz gần đây đã được phát triển để vượt qua những thách thức này.

Sự ra đời của siêu thiết bị THz có thể mang lại nhiều triển vọng cho các hệ thống liên lạc 6G, hệ thống truyền thông THz tiên tiến đảm bảo tính bảo mật, linh hoạt, định hướng và mức độ tập trung tín hiệu. 

Siêu thiết bị bao gồm 2 đến 3 siêu bề mặt quay (vật liệu nhân tạo, tấm mỏng có độ dày dưới bước sóng), hoạt động như những máy chiếu hiệu quả để điều khiển tiêu điểm của chùm tia THz trên mặt phẳng không gian hai, ba chiều. Với đường kính 30 mm, mỗi siêu bề mặt có khoảng 11.000 ăng-ten siêu nhỏ có các kích thức khác nhau.

Chỉ cần xoay các siêu bề mặt và không yêu cầu thêm không gian, tiêu điểm chùm THz có thể điều chỉnh và hướng chính xác tới các tọa độ X, Y và Z đã chỉ định của điểm đến tương ứng.

Chỉ người dùng hoặc máy dò ở một địa điểm cụ thể mới có thể nhận tín hiệu, và tín hiệu tập trung chủ yếu có thể chuyển linh hoạt sang người dùng và máy dò khác. Những thiết bị trước đây sẽ quét qua những máy thu gần đó để đến được đích, điều này làm giảm tính riêng tư. Như vậy, siêu thiết bị mới có thể tăng khả năng định hướng, bảo mật và linh hoạt trong liên lạc 6G với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn.  

Các siêu bề mặt được chế tạo bằng nhựa nhiệt độ cao và phương pháp in 3D do nhóm phát triển. Chúng nhẹ, nhỏ và có thể dễ dàng sản xuất ở quy mô lớn với chi phí thấp trong ứng dụng vào thực tế dành cho hệ thống liên lạc 6G bao gồm truyền năng lượng không dây, chụp ảnh thu phóng và viễn thám.

Hải Hà