ជាមួយនឹងការកើនឡើងនូវប្រជាប្រិយភាពនៃឧបករណ៍ឥតខ្សែ សេវាកម្មទិន្នន័យបានឈានចូលដល់ដំណាក់កាលថ្មីនៃការអភិវឌ្ឍន៍យ៉ាងឆាប់រហ័ស ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៃសេវាកម្មទិន្នន័យ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ កម្មវិធីមួយចំនួនធំកំពុងផ្លាស់ប្តូរបន្តិចម្តងៗពីកុំព្យូទ័រទៅកាន់ឧបករណ៍ឥតខ្សែ ដូចជាទូរសព្ទចល័តដែលងាយស្រួលយកតាមខ្លួន និងដំណើរការក្នុងពេលវេលាជាក់ស្តែង ប៉ុន្តែស្ថានភាពនេះបាននាំឱ្យមានការកើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃចរាចរណ៍ទិន្នន័យ 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 មន្ទីរពិសោធន៍ Jet Propulsion (JPL) មជ្ឈមណ្ឌល Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិអាមេរិក (LLNL) រដ្ឋបាលអាកាសចរណ៍ជាតិ និងអវកាស (NASA) មូលនិធិវិទ្យាសាស្ត្រជាតិ (NSF) ជាដើម។ អង់តែន terahertz ថ្មីសម្រាប់កម្មវិធី terahertz ត្រូវបានរចនាឡើង ដូចជាអង់តែន bowtie និងអង់តែនចង្កូតប្រេកង់។ 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 ធ្នូ ឌីប៉ូល អង់តែន dielectric lens planar អង់តែន photoconductive សម្រាប់បង្កើតប្រភពវិទ្យុសកម្មប្រភព THz អង់តែនស្នែង អង់តែន THz ផ្អែកលើវត្ថុធាតុដើម graphene ។ល។ វត្ថុធាតុដើមដែលប្រើដើម្បីបង្កើតអង់តែន THz ពួកវាអាចបែងចែកជាអង់តែនដែក (ជាចម្បងអង់តែនស្នែង) អង់តែនឌីអេឡិចត្រិច (អង់តែនកញ្ចក់) 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 ដែលធ្វើអោយដំណើរការស្នែងមានការលំបាកខ្លាំង ជាពិសេសក្នុងការរចនានៃ antenna arrays ហើយភាពស្មុគស្មាញនៃដំណើរការបច្ចេកវិជ្ជានាំអោយមានការចំណាយច្រើនលើសលប់។ ផលិតកម្មមានកំណត់។ ដោយសារភាពលំបាកក្នុងការផលិតផ្នែកខាងក្រោមនៃការរចនាស្នែងដ៏ស្មុគស្មាញ អង់តែនស្នែងធម្មតាក្នុងទម្រង់ជាស្នែងរាងសាជី ជាធម្មតាត្រូវបានប្រើប្រាស់ ដែលអាចកាត់បន្ថយការចំណាយ និងភាពស្មុគស្មាញនៃដំណើរការ ហើយប្រសិទ្ធភាពវិទ្យុសកម្មរបស់អង់តែនអាចរក្សាបាន។ ផងដែរ
អង់តែនដែកមួយទៀតគឺជាអង់តែនពីរ៉ាមីតរលកធ្វើដំណើរ ដែលមានអង់តែនរលកធ្វើដំណើរដែលរួមបញ្ចូលនៅលើខ្សែភាពយន្តឌីអេឡិចត្រិច 1.2 មីក្រូន ហើយព្យួរនៅក្នុងបែហោងធ្មែញបណ្តោយដែលឆ្លាក់លើស៊ីលីកុន wafer ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 7 ។ អង់តែននេះគឺជារចនាសម្ព័ន្ធបើកចំហដែលមាន ឆបគ្នាជាមួយ diodes Schottky ។ 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 និងប៊្លូប៊នជាច្រើន ដែលអាចផ្គូផ្គងនឹងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទាបនៃអង់តែនឌីអេឡិចត្រិច terahertz៖ អង់តែនមេអំបៅ អង់តែនរាងអក្សរ U ទ្វេ អង់តែនកំណត់ហេតុតាមកាលកំណត់ និងអង់តែនប្រហោងឆ្អឹងតាមកាលកំណត់។ បង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 8. លើសពីនេះធរណីមាត្រអង់តែនស្មុគ្រស្មាញច្រើនអាចត្រូវបានរចនាឡើងតាមរយៈក្បួនដោះស្រាយហ្សែន។
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) ឌីប៉ូលត្រូវបានធ្វើពីបំពង់ណាណូកាបូនជំនួសឱ្យវត្ថុធាតុដើមដែក។ 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 និងបង្កើតអង់តែនថ្មីជាច្រើនប្រភេទ ដូចជាវត្ថុធាតុមេតាដែលអាចកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធបាន សម្ភារៈពីរវិមាត្រ (2D) ជាដើម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អង់តែនប្រភេទនេះពឹងផ្អែកជាចម្បងលើការច្នៃប្រឌិតថ្មី សម្ភារៈ និងវឌ្ឍនភាពនៃបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ។ 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
