ជាមួយនឹងការកើនឡើងនូវប្រជាប្រិយភាពនៃឧបករណ៍ឥតខ្សែ សេវាកម្មទិន្នន័យបានឈានចូលដល់ដំណាក់កាលថ្មីនៃការអភិវឌ្ឍន៍យ៉ាងឆាប់រហ័ស ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៃសេវាកម្មទិន្នន័យ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ កម្មវិធីមួយចំនួនធំកំពុងផ្លាស់ប្តូរបន្តិចម្តងៗពីកុំព្យូទ័រទៅកាន់ឧបករណ៍ឥតខ្សែ ដូចជាទូរសព្ទចល័តដែលងាយស្រួលយកតាមខ្លួន និងដំណើរការក្នុងពេលវេលាជាក់ស្តែង ប៉ុន្តែស្ថានភាពនេះក៏បាននាំឲ្យមានការកើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃចរាចរណ៍ទិន្នន័យ និងកង្វះខាតធនធានកម្រិតបញ្ជូន។ យោងតាមស្ថិតិ អត្រាទិន្នន័យនៅលើទីផ្សារអាចឈានដល់ Gbps ឬសូម្បីតែ Tbps ក្នុងរយៈពេល 10 ទៅ 15 ឆ្នាំខាងមុខ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ន ការទំនាក់ទំនង THz បានឈានដល់អត្រាទិន្នន័យ Gbps ខណៈពេលដែលអត្រាទិន្នន័យ Tbps នៅតែស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលដំបូងនៃការអភិវឌ្ឍន៍។ ក្រដាសដែលពាក់ព័ន្ធរាយបញ្ជីការវិវឌ្ឍន៍ចុងក្រោយបង្អស់ក្នុងអត្រាទិន្នន័យ Gbps ដោយផ្អែកលើក្រុម THz ហើយព្យាករណ៍ថា Tbps អាចទទួលបានតាមរយៈការពហុគុណរាងប៉ូល។ ដូច្នេះ ដើម្បីបង្កើនអត្រាបញ្ជូនទិន្នន័យ ដំណោះស្រាយដែលអាចធ្វើទៅបានគឺត្រូវបង្កើតប្រេកង់ថ្មីមួយ ដែលជាក្រុមតន្រ្តី terahertz ដែលស្ថិតនៅក្នុង "ផ្ទៃទទេ" រវាងមីក្រូវ៉េវ និងពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ។ នៅសន្និសីទវិទ្យុទំនាក់ទំនងពិភពលោក ITU (WRC-19) ក្នុងឆ្នាំ 2019 ជួរប្រេកង់ 275-450GHz ត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់សេវាទូរស័ព្ទចល័តថេរ និងដី។ វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងឥតខ្សែ terahertz បានទាក់ទាញចំណាប់អារម្មណ៍របស់អ្នកស្រាវជ្រាវជាច្រើន។
រលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច Terahertz ត្រូវបានកំណត់ជាទូទៅថាជាក្រុមប្រេកង់ 0.1-10THz (1THz = 1012Hz) ជាមួយនឹងរលកប្រវែង 0.03-3 ម។ យោងតាមស្តង់ដារ IEEE រលក terahertz ត្រូវបានកំណត់ថាជា 0.3-10THz ។ រូបភាពទី 1 បង្ហាញថារលកប្រេកង់ terahertz ស្ថិតនៅចន្លោះមីក្រូវ៉េវ និងពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ។
រូបភាពទី 1 ដ្យាក្រាមគំនូសតាងនៃប្រេកង់ THz ។
ការអភិវឌ្ឍន៍អង់តែន Terahertz
ទោះបីជាការស្រាវជ្រាវ terahertz បានចាប់ផ្តើមនៅក្នុងសតវត្សទី 19 ក៏ដោយវាមិនត្រូវបានសិក្សាជាវាលឯករាជ្យនៅពេលនោះទេ។ ការស្រាវជ្រាវលើវិទ្យុសកម្ម terahertz ត្រូវបានផ្តោតជាចម្បងលើក្រុមតន្រ្តីឆ្ងាយ-អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ។ វាមិនមែនរហូតដល់ពាក់កណ្តាលដល់ចុងសតវត្សទី 20 ទេដែលអ្នកស្រាវជ្រាវបានចាប់ផ្តើមជំរុញការស្រាវជ្រាវរលកមីលីម៉ែត្រទៅកាន់ក្រុម terahertz និងធ្វើការស្រាវជ្រាវបច្ចេកវិទ្យា terahertz ឯកទេស។
នៅទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1980 ការលេចឡើងនៃប្រភពវិទ្យុសកម្ម terahertz បានធ្វើឱ្យការអនុវត្តរលក terahertz នៅក្នុងប្រព័ន្ធជាក់ស្តែងអាចធ្វើទៅបាន។ ចាប់តាំងពីសតវត្សរ៍ទី 21 មក បច្ចេកវិទ្យាទំនាក់ទំនងឥតខ្សែបានអភិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័ស ហើយតម្រូវការរបស់មនុស្សសម្រាប់ព័ត៌មាន និងការកើនឡើងនៃឧបករណ៍ទំនាក់ទំនងបានដាក់ចេញនូវតម្រូវការដ៏តឹងរ៉ឹងបន្ថែមទៀតលើអត្រាបញ្ជូនទិន្នន័យទំនាក់ទំនង។ ដូច្នេះហើយ បញ្ហាប្រឈមមួយនៃបច្ចេកវិទ្យាទំនាក់ទំនងនាពេលអនាគតគឺ ប្រតិបត្តិការក្នុងអត្រាទិន្នន័យខ្ពស់នៃជីហ្គាបៃក្នុងមួយវិនាទីនៅក្នុងទីតាំងមួយ។ ក្រោមការអភិវឌ្ឍន៍សេដ្ឋកិច្ចបច្ចុប្បន្ន ធនធានវិសាលគមកាន់តែខ្វះខាត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ តម្រូវការរបស់មនុស្សសម្រាប់សមត្ថភាពទំនាក់ទំនង និងល្បឿនគឺគ្មានទីបញ្ចប់។ ចំពោះបញ្ហានៃការកកស្ទះវិសាលគម ក្រុមហ៊ុនជាច្រើនប្រើបច្ចេកវិទ្យាពហុបញ្ចូលពហុទិន្នផល (MIMO) ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពវិសាលគម និងសមត្ថភាពប្រព័ន្ធតាមរយៈការពហុគុណទំហំ។ ជាមួយនឹងការរីកចម្រើននៃបណ្តាញ 5G ល្បឿននៃការតភ្ជាប់ទិន្នន័យរបស់អ្នកប្រើប្រាស់ម្នាក់ៗនឹងលើសពី Gbps ហើយចរាចរណ៍ទិន្នន័យនៃស្ថានីយ៍មូលដ្ឋានក៏នឹងកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងផងដែរ។ សម្រាប់ប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងរលកមីលីម៉ែត្រប្រពៃណី តំណភ្ជាប់មីក្រូវ៉េវនឹងមិនអាចគ្រប់គ្រងចរន្តទិន្នន័យដ៏ធំទាំងនេះបានទេ។ លើសពីនេះទៀតដោយសារតែឥទ្ធិពលនៃបន្ទាត់នៃការមើលឃើញចម្ងាយបញ្ជូននៃការទំនាក់ទំនងអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដគឺខ្លីហើយទីតាំងនៃឧបករណ៍ទំនាក់ទំនងរបស់វាត្រូវបានជួសជុល។ ដូច្នេះ រលក THz ដែលស្ថិតនៅចន្លោះមីក្រូវ៉េវ និងអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងដែលមានល្បឿនលឿន និងបង្កើនអត្រាបញ្ជូនទិន្នន័យដោយប្រើតំណភ្ជាប់ THz ។
រលក Terahertz អាចផ្តល់នូវកម្រិតបញ្ជូនទំនាក់ទំនងកាន់តែទូលំទូលាយ ហើយជួរប្រេកង់របស់វាគឺប្រហែល 1000 ដងនៃទំនាក់ទំនងចល័ត។ ដូច្នេះហើយ ការប្រើប្រាស់ THz ដើម្បីបង្កើតប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងឥតខ្សែល្បឿនលឿនជ្រុល គឺជាដំណោះស្រាយដ៏ជោគជ័យមួយចំពោះបញ្ហាប្រឈមនៃអត្រាទិន្នន័យខ្ពស់ ដែលបានទាក់ទាញចំណាប់អារម្មណ៍របស់ក្រុមស្រាវជ្រាវ និងឧស្សាហកម្មជាច្រើន។ នៅខែកញ្ញា ឆ្នាំ 2017 ស្តង់ដារទំនាក់ទំនងឥតខ្សែ THz ដំបូង IEEE 802.15.3d-2017 ត្រូវបានចេញផ្សាយ ដែលកំណត់ការផ្លាស់ប្តូរទិន្នន័យពីចំណុចមួយទៅចំណុចក្នុងប្រេកង់ទាបនៃ THz នៃ 252-325 GHz ។ ស្រទាប់រូបវន្តជំនួស (PHY) នៃតំណអាចសម្រេចបាននូវអត្រាទិន្នន័យរហូតដល់ 100 Gbps នៅកម្រិតបញ្ជូនផ្សេងៗគ្នា។
ប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង THz ជោគជ័យដំបូងគេនៃ 0.12 THz ត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ 2004 ហើយប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង THz នៃ 0.3 THz ត្រូវបានសម្រេចក្នុងឆ្នាំ 2013។ តារាងទី 1 រាយបញ្ជីវឌ្ឍនភាពនៃការស្រាវជ្រាវនៃប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង terahertz នៅក្នុងប្រទេសជប៉ុនពីឆ្នាំ 2004 ដល់ឆ្នាំ 2013 ។
តារាងទី 1 វឌ្ឍនភាពស្រាវជ្រាវនៃប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង terahertz នៅប្រទេសជប៉ុនពីឆ្នាំ 2004 ដល់ឆ្នាំ 2013
រចនាសម្ព័ន្ធអង់តែននៃប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ 2004 ត្រូវបានពិពណ៌នាលម្អិតដោយ Nippon Telegraph និង Telephone Corporation (NTT) ក្នុងឆ្នាំ 2005 ។ ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអង់តែនត្រូវបានណែនាំនៅក្នុងករណីពីរដូចបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 ។
រូបភាពទី 2 ដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍នៃប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងឥតខ្សែ NTT 120 GHz របស់ប្រទេសជប៉ុន
ប្រព័ន្ធនេះរួមបញ្ចូលការបំប្លែង photoelectric និងអង់តែន ហើយទទួលយករបៀបធ្វើការពីរ៖
1. នៅក្នុងបរិយាកាសក្នុងផ្ទះដ៏ជិតស្និទ្ធ ឧបករណ៍បញ្ជូនអង់តែនប្លង់ដែលប្រើក្នុងផ្ទះមានបន្ទះឈីប photodiode (UTC-PD) នៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនតែមួយ អង់តែនរន្ធដោតប្លង់ និងកញ្ចក់ស៊ីលីកុន ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2(a)។
2. នៅក្នុងបរិយាកាសខាងក្រៅដែលមានរយៈចម្ងាយឆ្ងាយ ដើម្បីបង្កើនឥទ្ធិពលនៃការបាត់បង់ការបញ្ជូនដ៏ធំនិងភាពប្រែប្រួលទាបនៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា អង់តែនបញ្ជូនត្រូវតែមានការកើនឡើងខ្ពស់។ អង់តែន terahertz ដែលមានស្រាប់ ប្រើកែវអុបទិក Gaussian ជាមួយនឹងការកើនឡើងលើសពី 50 dBi ។ ការរួមផ្សំគ្នារវាង feed horn និង dielectric lens ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2(b)។
បន្ថែមពីលើការបង្កើតប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង 0.12THz NTT ក៏បានបង្កើតប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង 0.3THz ក្នុងឆ្នាំ 2012។ តាមរយៈការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពជាបន្តបន្ទាប់ អត្រាបញ្ជូនអាចខ្ពស់រហូតដល់ 100Gbps ។ ដូចដែលអាចមើលឃើញពីតារាងទី 1 វាបានរួមចំណែកយ៉ាងធំធេងដល់ការអភិវឌ្ឍន៍ទំនាក់ទំនង terahertz ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយការងារស្រាវជ្រាវបច្ចុប្បន្នមានគុណវិបត្តិនៃប្រេកង់ប្រតិបត្តិការទាប ទំហំធំ និងការចំណាយខ្ពស់។
អង់តែន terahertz ភាគច្រើនដែលប្រើបច្ចុប្បន្នត្រូវបានកែប្រែពីអង់តែនរលកមីលីម៉ែត្រ ហើយមានការច្នៃប្រឌិតតិចតួចនៅក្នុងអង់តែន terahertz ។ ដូច្នេះ ដើម្បីធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវដំណើរការនៃប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង terahertz ភារកិច្ចសំខាន់មួយគឺការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពអង់តែន terahertz ។ តារាងទី 2 រាយបញ្ជីវឌ្ឍនភាពនៃការស្រាវជ្រាវនៃការទំនាក់ទំនង THZ របស់អាល្លឺម៉ង់។ រូបភាពទី 3 (a) បង្ហាញប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងឥតខ្សែ THz តំណាងដោយរួមបញ្ចូលគ្នានូវ photonics និងអេឡិចត្រូនិច។ រូបភាពទី 3 (ខ) បង្ហាញពីទិដ្ឋភាពសាកល្បងផ្លូវរូងក្រោមដីខ្យល់។ ដោយវិនិច្ឆ័យពីស្ថានភាពស្រាវជ្រាវបច្ចុប្បន្ននៅប្រទេសអាឡឺម៉ង់ ការស្រាវជ្រាវ និងការអភិវឌ្ឍន៍របស់វាក៏មានគុណវិបត្តិផងដែរ ដូចជាប្រេកង់ប្រតិបត្តិការទាប ការចំណាយខ្ពស់ និងប្រសិទ្ធភាពទាប។
តារាងទី 2 វឌ្ឍនភាពស្រាវជ្រាវនៃទំនាក់ទំនង THz នៅប្រទេសអាល្លឺម៉ង់
រូបភាពទី 3 ឈុតសាកល្បងផ្លូវរូងក្រោមដីខ្យល់
មជ្ឈមណ្ឌល CSIRO ICT ក៏បានផ្តួចផ្តើមការស្រាវជ្រាវលើប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងឥតខ្សែក្នុងផ្ទះ THz ផងដែរ។ មជ្ឈមណ្ឌលបានសិក្សាពីទំនាក់ទំនងរវាងឆ្នាំ និងប្រេកង់ទំនាក់ទំនង ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4។ ដូចដែលអាចមើលឃើញពីរូបភាពទី 4 នៅឆ្នាំ 2020 ការស្រាវជ្រាវលើទំនាក់ទំនងឥតខ្សែមានទំនោរទៅរករលក THz ។ ប្រេកង់ទំនាក់ទំនងអតិបរមាដោយប្រើវិសាលគមវិទ្យុកើនឡើងប្រហែលដប់ដងរៀងរាល់ម្ភៃឆ្នាំ។ មជ្ឈមណ្ឌលបានធ្វើការណែនាំអំពីតម្រូវការសម្រាប់អង់តែន THz និងបានស្នើអង់តែនប្រពៃណីដូចជាស្នែង និងកញ្ចក់សម្រាប់ប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង THz ។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5 អង់តែនស្នែងពីរដំណើរការនៅកម្រិត 0.84THz និង 1.7THz រៀងគ្នា ជាមួយនឹងរចនាសម្ព័ន្ធសាមញ្ញ និងដំណើរការល្អនៃធ្នឹម Gaussian ។
រូបភាពទី 4 ទំនាក់ទំនងរវាងឆ្នាំនិងប្រេកង់
RM-BDHA818-20A
RM-DCPHA105145-20
រូបភាពទី 5 អង់តែនស្នែងពីរប្រភេទ
សហរដ្ឋអាមេរិកបានធ្វើការស្រាវជ្រាវយ៉ាងទូលំទូលាយលើការបំភាយ និងការរកឃើញរលក terahertz ។ មន្ទីរពិសោធន៍ស្រាវជ្រាវ terahertz ដ៏ល្បីល្បាញរួមមាន Jet Propulsion Laboratory (JPL) មជ្ឈមណ្ឌល Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិអាមេរិក (LLNL) រដ្ឋបាលអាកាសចរណ៍ជាតិ និងអវកាស (NASA) មូលនិធិវិទ្យាសាស្ត្រជាតិ (NSF) ជាដើម ។ អង់តែន។ យោងតាមការអភិវឌ្ឍន៍នៃអង់តែន terahertz យើងអាចទទួលបានគំនិតរចនាជាមូលដ្ឋានចំនួនបីសម្រាប់អង់តែន terahertz នាពេលបច្ចុប្បន្ន ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 6 ។
រូបភាពទី 6 គំនិតរចនាជាមូលដ្ឋានចំនួនបីសម្រាប់អង់តែន terahertz
ការវិភាគខាងលើបង្ហាញថា ទោះបីជាប្រទេសជាច្រើនបានយកចិត្តទុកដាក់យ៉ាងខ្លាំងចំពោះអង់តែន terahertz ក៏ដោយ ក៏វានៅតែស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលរុករក និងអភិវឌ្ឍន៍ដំបូងនៅឡើយ។ ដោយសារតែការបាត់បង់ការសាយភាយខ្ពស់ និងការស្រូបយកម៉ូលេគុល អង់តែន THz ជាធម្មតាត្រូវបានកំណត់ដោយចម្ងាយបញ្ជូន និងការគ្របដណ្តប់។ ការសិក្សាមួយចំនួនផ្តោតលើប្រេកង់ប្រតិបត្តិការទាបនៅក្នុងក្រុមតន្រ្តី THz ។ ការស្រាវជ្រាវអង់តែន terahertz ដែលមានស្រាប់ផ្តោតជាសំខាន់លើការកែលម្អការទទួលបានដោយប្រើអង់តែន dielectric lens ។ល។ និងការកែលម្អប្រសិទ្ធភាពទំនាក់ទំនងដោយប្រើក្បួនដោះស្រាយសមស្រប។ លើសពីនេះទៀត របៀបធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវប្រសិទ្ធភាពនៃការវេចខ្ចប់អង់តែន terahertz ក៏ជាបញ្ហាបន្ទាន់ផងដែរ។
អង់តែន THz ទូទៅ
មានអង់តែន THz ជាច្រើនប្រភេទដែលអាចប្រើបាន៖ អង់តែន dipole ជាមួយបែហោងរាងរាងសាជី អារេឆ្លុះបញ្ចាំងជ្រុង ឌីប៉ូល bowtie អង់តែន dielectric lens planar antennas photoconductive antennas សម្រាប់បង្កើតប្រភពវិទ្យុសកម្មប្រភព THz អង់តែនស្នែង អង់តែន THz ដោយផ្អែកលើវត្ថុធាតុដើម graphene ។ អង់តែន (ជាចម្បងអង់តែនស្នែង) អង់តែន dielectric (អង់តែនកែវ) និងអង់តែនសម្ភារៈថ្មី។ ផ្នែកនេះផ្តល់ការវិភាគបឋមអំពីអង់តែនទាំងនេះ ហើយបន្ទាប់មកនៅក្នុងផ្នែកបន្ទាប់ អង់តែន THz ធម្មតាចំនួន 5 ត្រូវបានណែនាំយ៉ាងលម្អិត និងវិភាគយ៉ាងស៊ីជម្រៅ។
1. អង់តែនដែក
អង់តែនស្នែងគឺជាអង់តែនដែកធម្មតាដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីដំណើរការនៅក្នុងក្រុមតន្រ្តី THz ។ អង់តែនរបស់អ្នកទទួលរលកមីលីម៉ែត្របុរាណគឺជាស្នែងរាងសាជី។ អង់តែនប្រភេទ corrugated និង dual-mode មានគុណសម្បត្តិជាច្រើន រួមទាំងលំនាំវិទ្យុសកម្មស៊ីមេទ្រីបង្វិល ការកើនឡើងខ្ពស់ពី 20 ទៅ 30 dBi និងកម្រិតឆ្លងប៉ូលតិចនៃ -30 dB និងប្រសិទ្ធភាពនៃការភ្ជាប់ពី 97% ទៅ 98% ។ កម្រិតបញ្ជូនដែលអាចប្រើបាននៃអង់តែនស្នែងពីរគឺ 30%-40% និង 6%-8% រៀងគ្នា។
ដោយសារភាពញឹកញាប់នៃរលក terahertz គឺខ្ពស់ណាស់ ទំហំនៃអង់តែនស្នែងគឺតូចណាស់ ដែលធ្វើឲ្យដំណើរការស្នែងមានការលំបាកខ្លាំង ជាពិសេសក្នុងការរចនាអារេអង់តែន ហើយភាពស្មុគស្មាញនៃបច្ចេកវិទ្យាកែច្នៃនាំឱ្យការចំណាយច្រើនហួសហេតុ និងការផលិតមានកំណត់។ ដោយសារតែភាពលំបាកក្នុងការផលិតផ្នែកខាងក្រោមនៃការរចនាស្នែងដ៏ស្មុគស្មាញ អង់តែនស្នែងធម្មតាក្នុងទម្រង់ជាស្នែងរាងសាជី ជាធម្មតាត្រូវបានប្រើប្រាស់ ដែលអាចកាត់បន្ថយការចំណាយ និងភាពស្មុគស្មាញនៃដំណើរការ ហើយដំណើរការវិទ្យុសកម្មនៃអង់តែនអាចរក្សាបានល្អ។
អង់តែនដែកមួយទៀតគឺជាអង់តែនពីរ៉ាមីតរលកធ្វើដំណើរ ដែលមានអង់តែនរលកធ្វើដំណើរដែលរួមបញ្ចូលនៅលើខ្សែភាពយន្តឌីអេឡិចត្រិច 1.2 មីក្រូន ហើយព្យួរនៅក្នុងបែហោងធ្មែញបណ្តោយដែលឆ្លាក់លើស៊ីលីកុន wafer ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 7 ។ អង់តែននេះគឺជារចនាសម្ព័ន្ធបើកចំហដែលត្រូវគ្នាជាមួយ Schottky diodes ។ ដោយសារតែរចនាសម្ព័ន្ធសាមញ្ញរបស់វា និងតម្រូវការផលិតកម្មទាប ជាទូទៅវាអាចត្រូវបានប្រើនៅក្នុងប្រេកង់លើសពី 0.6 THz ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ កម្រិត sidelobe និងកម្រិតឆ្លងប៉ូលនៃអង់តែនគឺខ្ពស់ ប្រហែលជាដោយសារតែរចនាសម្ព័ន្ធបើកចំហរបស់វា។ ដូច្នេះប្រសិទ្ធភាពនៃការភ្ជាប់របស់វាមានកម្រិតទាប (ប្រហែល 50%) ។
រូបភាពទី 7 អង់តែនពីរ៉ាមីតរលកធ្វើដំណើរ
2. អង់តែន Dielectric
អង់តែន dielectric គឺជាការរួមបញ្ចូលគ្នានៃស្រទាប់ខាងក្រោម dielectric និងវិទ្យុសកម្មអង់តែនមួយ។ តាមរយៈការរចនាត្រឹមត្រូវ អង់តែន dielectric អាចសម្រេចបាននូវការផ្គូផ្គង impedance ជាមួយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ហើយមានគុណសម្បត្តិនៃដំណើរការសាមញ្ញ ការរួមបញ្ចូលងាយស្រួល និងការចំណាយទាប។ ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ អ្នកស្រាវជ្រាវបានរចនាអង់តែនភ្លើងចំហៀងតូចចង្អៀត និងប៊្លូប៊នជាច្រើនដែលអាចផ្គូផ្គងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទាបនៃអង់តែនឌីអេឡិចត្រិច terahertz៖ អង់តែនមេអំបៅ អង់តែនរាងអក្សរ U ទ្វេ អង់តែនតាមកាលកំណត់ និងអង់តែនប្រហោងឆ្អឹងតាមកាលកំណត់ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 8 ។ បន្ថែមពីលើនេះទៀត អង់តែនអាចមានលក្ខណៈស្មុគស្មាញថែមទៀត។ ក្បួនដោះស្រាយ។
រូបភាពទី 8 អង់តែនប្លង់បួនប្រភេទ
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារអង់តែន dielectric ត្រូវបានផ្សំជាមួយស្រទាប់ខាងក្រោម dielectric ឥទ្ធិពលរលកលើផ្ទៃនឹងកើតឡើងនៅពេលដែលប្រេកង់មានទំនោរទៅក្រុម THz ។ គុណវិបត្តិដ៏ធ្ងន់ធ្ងរនេះនឹងធ្វើឱ្យអង់តែនបាត់បង់ថាមពលច្រើនក្នុងអំឡុងពេលប្រតិបត្តិការ និងនាំឱ្យមានការថយចុះគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃប្រសិទ្ធភាពវិទ្យុសកម្មអង់តែន។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 9 នៅពេលដែលមុំវិទ្យុសកម្មអង់តែនធំជាងមុំកាត់ ថាមពលរបស់វាត្រូវបានបង្ខាំងនៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោម dielectric និងភ្ជាប់ជាមួយរបៀបស្រទាប់ខាងក្រោម។
រូបភាពទី 9 ឥទ្ធិពលរលកលើផ្ទៃអង់តែន
នៅពេលដែលកម្រាស់នៃស្រទាប់ខាងក្រោមកើនឡើង ចំនួននៃរបៀបលំដាប់ខ្ពស់កើនឡើង ហើយការភ្ជាប់រវាងអង់តែន និងស្រទាប់ខាងក្រោមកើនឡើង ដែលបណ្តាលឱ្យបាត់បង់ថាមពល។ ដើម្បីធ្វើឱ្យឥទ្ធិពលរលកលើផ្ទៃចុះខ្សោយ មានគ្រោងការណ៍បង្កើនប្រសិទ្ធភាពចំនួនបី៖
1) ផ្ទុកកញ្ចក់នៅលើអង់តែន ដើម្បីបង្កើនការទទួលបានដោយប្រើលក្ខណៈ beamforming នៃរលកអេឡិចត្រូ។
2) កាត់បន្ថយកម្រាស់នៃស្រទាប់ខាងក្រោមដើម្បីទប់ស្កាត់ការបង្កើតរបៀបលំដាប់ខ្ពស់នៃរលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច។
3) ជំនួសសម្ភារៈ dielectric ស្រទាប់ខាងក្រោមជាមួយនឹងគម្លាតក្រុមអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច (EBG) ។ លក្ខណៈនៃការត្រងតាមលំហរបស់ EBG អាចទប់ស្កាត់របៀបលំដាប់ខ្ពស់។
3. អង់តែនសម្ភារៈថ្មី។
បន្ថែមពីលើអង់តែនទាំងពីរខាងលើ ក៏មានអង់តែន terahertz ធ្វើពីវត្ថុធាតុដើមថ្មីៗផងដែរ។ ជាឧទាហរណ៍ក្នុងឆ្នាំ 2006 Jin Hao et al ។ បានស្នើអង់តែនកាបូន nanotube dipole ។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 10 (ក) ឌីប៉ូលត្រូវបានផលិតចេញពីបំពង់ណាណូកាបូនជំនួសឱ្យវត្ថុធាតុដើមដែក។ គាត់បានសិក្សាដោយប្រុងប្រយ័ត្ននូវលក្ខណៈសម្បត្តិអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ និងអុបទិកនៃអង់តែនកាបូនណាណូធូបឌីប៉ូល ហើយបានពិភាក្សាអំពីលក្ខណៈទូទៅនៃអង់តែនកាបូនណាណូធូបឌីប៉ូល ប្រវែងកំណត់ ដូចជា ភាពធន់បញ្ចូល ការចែកចាយចរន្ត ការទទួលបាន ប្រសិទ្ធភាព និងគំរូវិទ្យុសកម្ម។ រូបភាពទី 10 (ខ) បង្ហាញពីទំនាក់ទំនងរវាងអាំងតង់ស៊ីតេនៃធាតុបញ្ចូល និងប្រេកង់នៃអង់តែនកាបូន nanotube dipole ។ ដូចដែលអាចមើលឃើញនៅក្នុងរូបភាពទី 10(b) ផ្នែកស្រមើលស្រមៃនៃ input impedance មានសូន្យច្រើននៅប្រេកង់ខ្ពស់។ នេះបង្ហាញថាអង់តែនអាចសម្រេចបាន resonance ច្រើននៅប្រេកង់ផ្សេងគ្នា។ ជាក់ស្តែង អង់តែន nanotube កាបោន បង្ហាញសំឡេងឡើងវិញក្នុងជួរប្រេកង់ជាក់លាក់មួយ (ប្រេកង់ទាបនៃ THz) ប៉ុន្តែមិនអាចបញ្ចេញសំឡេងនៅខាងក្រៅជួរនេះបានទេ។
រូបភាពទី 10 (ក) អង់តែនកាបូន nanotube dipole ។ (b) ខ្សែកោងប្រេកង់បញ្ចូល impedance-frequency
ក្នុងឆ្នាំ 2012 Samir F. Mahmoud និង Ayed R. AlAjmi បានស្នើរចនាសម្ព័ន្ធអង់តែន terahertz ថ្មីដោយផ្អែកលើកាបូន nanotubes ដែលមានបណ្តុំនៃ carbon nanotubes រុំក្នុងស្រទាប់ dielectric ពីរ។ ស្រទាប់ dielectric ខាងក្នុងគឺជាស្រទាប់ dielectric Foam ហើយស្រទាប់ dielectric ខាងក្រៅគឺជាស្រទាប់ metamaterial ។ រចនាសម្ព័ន្ធជាក់លាក់ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 11. តាមរយៈការធ្វើតេស្ត ដំណើរការវិទ្យុសកម្មនៃអង់តែនត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងបើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងបំពង់ណាណូកាបូនដែលមានជញ្ជាំងតែមួយ។
រូបភាពទី 11 អង់តែន terahertz ថ្មីដោយផ្អែកលើបំពង់ណាណូកាបូន
អង់តែន terahertz សម្ភារៈថ្មីដែលបានស្នើឡើងខាងលើគឺភាគច្រើនជាបីវិមាត្រ។ ដើម្បីបង្កើនកម្រិតបញ្ជូននៃអង់តែន និងបង្កើតអង់តែនស្របគ្នានោះ អង់តែនក្រាហ្វិនប្លង់ បានទទួលការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងទូលំទូលាយ។ Graphene មានលក្ខណៈគ្រប់គ្រងបន្តដ៏ល្អឥតខ្ចោះ និងអាចបង្កើតប្លាស្មាផ្ទៃដោយការកែតម្រូវវ៉ុលលំអៀង។ ប្លាស្មាផ្ទៃមាននៅលើចំណុចប្រទាក់រវាងស្រទាប់ខាងក្រោមថេរ dielectric វិជ្ជមាន (ដូចជា Si, SiO2 ជាដើម) និងស្រទាប់ខាងក្រោមថេរ dielectric អវិជ្ជមាន (ដូចជាលោហៈដ៏មានតម្លៃ graphene ។ មានមួយចំនួនធំនៃ "អេឡិចត្រុងដោយឥតគិតថ្លៃ" នៅក្នុង conductors ដូចជាលោហៈមានតម្លៃនិង graphene ។ អេឡិចត្រុងសេរីទាំងនេះត្រូវបានគេហៅថាប្លាស្មាផងដែរ។ ដោយសារតែវាលសក្តានុពលដែលមាននៅក្នុង conductor នោះប្លាស្មាទាំងនេះស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពស្ថិរភាព ហើយមិនត្រូវបានរំខានដោយពិភពខាងក្រៅនោះទេ។ នៅពេលដែលឧបទ្ទវហេតុថាមពលរលកអេឡិចត្រូម៉ាញេទិកត្រូវបានភ្ជាប់ជាមួយប្លាស្មាទាំងនេះ ប្លាស្មានឹងងាកចេញពីស្ថានភាពស្ថិរភាព និងញ័រ។ បន្ទាប់ពីការបម្លែងរបៀបអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចបង្កើតជារលកម៉ាញេទិកឆ្លងកាត់នៅចំណុចប្រទាក់។ យោងទៅតាមការពិពណ៌នាអំពីទំនាក់ទំនងនៃការបែកខ្ញែកនៃប្លាស្មាផ្ទៃលោហៈដោយគំរូ Drude លោហៈមិនអាចភ្ជាប់ជាមួយរលកអេឡិចត្រូម៉ាញេទិកនៅក្នុងចន្លោះទំនេរ និងបំប្លែងថាមពលបានទេ។ វាចាំបាច់ក្នុងការប្រើវត្ថុធាតុផ្សេងទៀតដើម្បីរំភើបរលកប្លាស្មាលើផ្ទៃ។ រលកប្លាស្មាលើផ្ទៃរលួយយ៉ាងឆាប់រហ័សក្នុងទិសដៅស្របគ្នានៃចំណុចប្រទាក់លោហៈ-ស្រទាប់ខាងក្រោម។ នៅពេលដែលចំហាយលោហៈធ្វើចលនាក្នុងទិសដៅកាត់កែងទៅនឹងផ្ទៃ ផលប៉ះពាល់ស្បែកកើតឡើង។ ជាក់ស្តែង ដោយសារតែទំហំតូចនៃអង់តែន វាមានឥទ្ធិពលលើស្បែកនៅក្នុងក្រុមប្រេកង់ខ្ពស់ ដែលបណ្តាលឱ្យដំណើរការអង់តែនធ្លាក់ចុះយ៉ាងខ្លាំង និងមិនអាចបំពេញតាមតម្រូវការនៃអង់តែន terahertz បានទេ។ plasmon ផ្ទៃនៃ graphene មិនត្រឹមតែមានកម្លាំងភ្ជាប់ខ្ពស់និងការបាត់បង់ទាបប៉ុណ្ណោះទេប៉ុន្តែថែមទាំងគាំទ្រការលៃតម្រូវអគ្គិសនីជាបន្តបន្ទាប់។ លើសពីនេះទៀត graphene មានចរន្តស្មុគស្មាញនៅក្នុងក្រុម terahertz ។ ដូច្នេះ ការសាយភាយរលកយឺតគឺទាក់ទងទៅនឹងរបៀបប្លាស្មានៅប្រេកង់ terahertz ។ លក្ខណៈទាំងនេះបង្ហាញយ៉ាងពេញលេញនូវលទ្ធភាពនៃ graphene ដើម្បីជំនួសលោហៈធាតុនៅក្នុងក្រុមតន្រ្តី terahertz ។
ដោយផ្អែកលើឥរិយាបទប៉ូលនៃប្លាស្មាផ្ទៃ graphene រូបភាពទី 12 បង្ហាញពីប្រភេទថ្មីនៃអង់តែនឆ្នូត ហើយស្នើរូបរាងក្រុមនៃលក្ខណៈនៃការសាយភាយនៃរលកប្លាស្មានៅក្នុង graphene ។ ការរចនានៃក្រុមតន្រ្តីអង់តែនដែលអាចលៃតម្រូវបានផ្តល់នូវវិធីថ្មីមួយដើម្បីសិក្សាពីលក្ខណៈនៃការសាយភាយនៃវត្ថុធាតុថ្មីនៃអង់តែន terahertz ។
រូបភាពទី 12 អង់តែនឆ្នូតថ្មី។
បន្ថែមពីលើការស្វែងរកធាតុថ្មីនៃធាតុអង់តែន terahertz អង់តែន graphene nanopatch terahertz ក៏អាចត្រូវបានរចនាឡើងជាអារេដើម្បីបង្កើតប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងអង់តែនពហុបញ្ចូលពហុបញ្ចូល terahertz ។ រចនាសម្ព័ន្ធអង់តែនត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 13។ ដោយផ្អែកលើលក្ខណៈសម្បត្តិតែមួយគត់នៃអង់តែន graphene nanopatch ធាតុអង់តែនមានវិមាត្រខ្នាតមីក្រូ។ ការបញ្ចេញចំហាយគីមី សំយោគរូបភាព graphene ផ្សេងគ្នាដោយផ្ទាល់នៅលើស្រទាប់នីកែលស្តើង ហើយផ្ទេរពួកវាទៅស្រទាប់ខាងក្រោមណាមួយ។ ដោយជ្រើសរើសសមាសធាតុមួយចំនួនសមស្រប និងផ្លាស់ប្តូរវ៉ុលលំអៀងនៃអេឡិចត្រូស្តាត ទិសដៅវិទ្យុសកម្មអាចត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព ដែលធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធអាចកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឡើងវិញបាន។
រូបភាពទី 13 អារេអង់តែន Graphene nanopatch terahertz
ការស្រាវជ្រាវសម្ភារៈថ្មី គឺជាទិសដៅថ្មីមួយ។ ការបង្កើតថ្មីនៃវត្ថុធាតុដើមត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងទម្លុះដែនកំណត់នៃអង់តែនប្រពៃណី និងអភិវឌ្ឍអង់តែនថ្មីជាច្រើនប្រភេទ ដូចជាវត្ថុធាតុមេតាដែលអាចកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធបាន សម្ភារៈពីរវិមាត្រ (2D) ជាដើម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អង់តែនប្រភេទនេះពឹងផ្អែកជាចម្បងលើការច្នៃប្រឌិតនៃសម្ភារៈថ្មី និងការជឿនលឿននៃដំណើរការបច្ចេកវិជ្ជា។ ក្នុងករណីណាក៏ដោយ ការអភិវឌ្ឍន៍អង់តែន terahertz ទាមទារសម្ភារៈច្នៃប្រឌិត បច្ចេកវិទ្យាដំណើរការច្បាស់លាស់ និងរចនាសម្ព័ន្ធរចនាបែបប្រលោមលោក ដើម្បីបំពេញតម្រូវការខ្ពស់ ការចំណាយទាប និងកម្រិតបញ្ជូនធំទូលាយនៃអង់តែន terahertz ។
ខាងក្រោមនេះណែនាំពីគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃអង់តែន terahertz បីប្រភេទ៖ អង់តែនដែក អង់តែន dielectric និងអង់តែនសម្ភារៈថ្មី ហើយវិភាគភាពខុសគ្នា និងគុណសម្បត្តិ និងគុណវិបត្តិរបស់វា។
1. អង់តែនដែក៖ ធរណីមាត្រគឺសាមញ្ញ ងាយស្រួលក្នុងការដំណើរការ ការចំណាយទាប និងតម្រូវការទាបសម្រាប់សម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយអង់តែនដែកប្រើវិធីសាស្រ្តមេកានិចដើម្បីកែតម្រូវទីតាំងនៃអង់តែនដែលងាយនឹងមានកំហុស។ ប្រសិនបើការកែតម្រូវមិនត្រឹមត្រូវ ដំណើរការនៃអង់តែននឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង។ ថ្វីបើអង់តែនដែកមានទំហំតូចក៏ដោយ ក៏វាពិបាកក្នុងការផ្គុំជាមួយបន្ទះសៀគ្វី។
2. អង់តែន Dielectric: អង់តែន dielectric មាន impedance បញ្ចូលទាប ងាយស្រួលក្នុងការផ្គូផ្គងជាមួយឧបករណ៍ចាប់ impedance ទាប ហើយសាមញ្ញទាក់ទងជាមួយសៀគ្វី planar ។ រាងធរណីមាត្រនៃអង់តែន dielectric រួមមានរូបរាងមេអំបៅ រាង U ទ្វេ រូបរាងលោការីតធម្មតា និងរាងស៊ីនុសតាមកាលកំណត់លោការីត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អង់តែន dielectric ក៏មានគុណវិបត្តិយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរផងដែរ ពោលគឺឥទ្ធិពលរលកលើផ្ទៃដែលបណ្តាលមកពីស្រទាប់ខាងក្រោមក្រាស់។ ដំណោះស្រាយគឺដើម្បីផ្ទុកកញ្ចក់មួយហើយជំនួសស្រទាប់ខាងក្រោម dielectric ជាមួយនឹងរចនាសម្ព័ន្ធ EBG ។ ដំណោះស្រាយទាំងពីរទាមទារឱ្យមានការបង្កើតថ្មី និងការកែលម្អជាបន្តបន្ទាប់នៃបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ និងសម្ភារៈ ប៉ុន្តែការអនុវត្តដ៏ល្អឥតខ្ចោះរបស់ពួកគេ (ដូចជា omnidirectionality និងការទប់ស្កាត់រលកលើផ្ទៃ) អាចផ្តល់នូវគំនិតថ្មីសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវនៃអង់តែន terahertz ។
3. អង់តែនសម្ភារៈថ្មី៖ នាពេលបច្ចុប្បន្ន អង់តែនឌីប៉ូលថ្មីដែលធ្វើពីបំពង់ណាណូកាបូន និងរចនាសម្ព័ន្ធអង់តែនថ្មីដែលធ្វើពីវត្ថុធាតុមេតាបានបង្ហាញខ្លួន។ សមា្ភារៈថ្មីអាចនាំមកនូវរបកគំហើញនៃការអនុវត្តថ្មី ប៉ុន្តែការសន្និដ្ឋានគឺជាការច្នៃប្រឌិតថ្មីនៃវិទ្យាសាស្ត្រសម្ភារៈ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ការស្រាវជ្រាវលើអង់តែនសម្ភារៈថ្មីនៅតែស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលរុករកនៅឡើយ ហើយបច្ចេកវិទ្យាសំខាន់ៗជាច្រើនមិនទាន់មានភាពចាស់ទុំគ្រប់គ្រាន់នៅឡើយ។
សរុបមក ប្រភេទផ្សេងគ្នានៃអង់តែន terahertz អាចត្រូវបានជ្រើសរើសតាមតម្រូវការនៃការរចនា៖
1) ប្រសិនបើការរចនាសាមញ្ញនិងតម្លៃផលិតកម្មទាបត្រូវបានទាមទារ អង់តែនដែកអាចត្រូវបានជ្រើសរើស។
2) ប្រសិនបើការរួមបញ្ចូលខ្ពស់ និង impedance បញ្ចូលទាបត្រូវបានទាមទារ អង់តែន dielectric អាចត្រូវបានជ្រើសរើស។
3) ប្រសិនបើរបកគំហើញក្នុងការអនុវត្តត្រូវបានទាមទារ អង់តែនសម្ភារៈថ្មីអាចត្រូវបានជ្រើសរើស។
ការរចនាខាងលើក៏អាចត្រូវបានកែតម្រូវតាមតម្រូវការជាក់លាក់ផងដែរ។ ជាឧទាហរណ៍ អង់តែនពីរប្រភេទអាចបញ្ចូលគ្នាដើម្បីទទួលបានអត្ថប្រយោជន៍កាន់តែច្រើន ប៉ុន្តែវិធីសាស្ត្រដំឡើង និងបច្ចេកវិទ្យារចនាត្រូវតែបំពេញតាមតម្រូវការដ៏តឹងរ៉ឹងជាងនេះ។
ដើម្បីស្វែងយល់បន្ថែមអំពីអង់តែន សូមចូលទៅកាន់៖
ពេលវេលាផ្សាយ៖ សីហា-០២-២០២៤
