जेएनसीएएसआर की सिलिकॉन चिप पर 100 जीबीपीएस टेराहर्ट्ज़ डेटा

विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग के स्वायत्त संस्थान जवाहरलाल नेहरू उन्नत वैज्ञानिक अनुसंधान केंद्र (जेएनसीएएसआर) के शोधकर्ताओं ने एक सिलिकॉन चिप पर दिखाया है कि टेराहर्ट्ज़ तरंगें जानबूझकर बनाए गए अवरोध को लगभग बिना क्षय पार कर सकती हैं और उसी समय 100 जीबीपीएस की दर से डेटा ले जा सकती हैं। यह परिणाम छठी पीढ़ी यानी 6जी संचार के लिए छोटी टेराहर्ट्ज़ परिपथ प्रणालियों की दिशा में संकेत देता है।

समस्या क्या थी

भविष्य के 6जी नेटवर्क टेराहर्ट्ज़ आवृत्तियों पर काम करेंगे, जो माइक्रोवेव और अवरक्त प्रकाश के बीच आती हैं तथा बहुत अधिक बैंडविड्थ देती हैं। कठिनाई इन तरंगों को छोटे परिपथों से गुजारने में है, क्योंकि वेवगाइड में मोड़, संधि और अचानक बदलाव संकेत के एक हिस्से को बिखेर या परावर्तित कर देते हैं और वह रास्ते में कमजोर पड़ जाता है।

टीम ने क्या बनाया

समूह ने टोपोलॉजिकल फोटोनिक्स का उपयोग किया। सिलिकॉन पट्टी में त्रिकोणीय छिद्रों को ऐसे क्रम में रखा गया जो ग्रैफीन की मधुमक्खी-छत्ते जैसी जालक संरचना की नकल करता है। इससे बना फोटोनिक क्रिस्टल टेराहर्ट्ज़ तरंगों को दो क्षेत्रों की सीमा के साथ आगे बढ़ाता है। इसके बाद वेवगाइड के एक छोटे हिस्से में त्रिकोणीय छिद्रों का आकार बदलकर अवरोध बनाया गया, जिसे फोटोनिक क्लाइन टनलिंग कहा जाता है। एक अवरोध से केवल लगभग एक से दो प्रतिशत और क्रम में दो अवरोधों से लगभग दो से तीन प्रतिशत क्षय हुआ, जबकि सामान्य वेवगाइड में संप्रेषण बहुत घट जाता है। जब तक अवरोध की शक्ति क्रिस्टल की विशिष्ट कपलिंग शक्ति से नीचे रही, संप्रेषण अवरोध-मुक्त स्तर के करीब बना रहा, जो डिजाइन का व्यावहारिक नियम देता है।

उपकरण और गति

तीन उपकरण उच्च प्रतिरोधकता वाले सिलिकॉन पर बनाए गए, जो प्रचलित अर्धचालक निर्माण के अनुकूल है: एक में क्रम से दो अवरोध, दूसरे में चार तीखे मोड़ और मध्य में अवरोध वाला ओमेगा आकार का मार्ग, तथा तीसरा एक शाखा में अवरोध वाला पावर स्प्लिटर। 310 से 360 गीगाहर्ट्ज़ की सीमा में माप अनुकरण से मेल खाए। दो अवरोध वाले उपकरण ने 48 जीबीपीएस और ओमेगा आकार वाले ने 60 जीबीपीएस डेटा ले जाया, जबकि स्प्लिटर ने क्यूएएम-32 मॉडुलन से 100 जीबीपीएस तक पहुंचा। इस गति पर पांच गीगाबाइट की फिल्म सिद्धांत रूप में आधे सेकंड से कम में भेजी जा सकती है।

किसने किया अध्ययन

अध्ययन का नेतृत्व जेएनसीएएसआर के डॉ. अभिषेक कुमार ने किया, जो मेटा ऑप्टिक्स प्रयोगशाला के प्रमुख हैं; समीना मुल्ला और संग्राम कुमार साधु संयुक्त प्रथम लेखक रहे। सहयोगी आईआईएसईआर कोलकाता, आईआईटी बॉम्बे, सिंगापुर के ए-स्टार स्थित माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स संस्थान तथा फ्रांस के लिल विश्वविद्यालय और सीएनआरएस से थे। यह कार्य एडवांस्ड मैटेरियल्स पत्रिका में प्रकाशित हुआ है।