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Messund Prüftechnik 01-02 2024 Elektronik 19 dr taro eichler ist Technology Manager Wire less Communications Photonics bei Rohde Schwarz kürzlich mit einer Vorrichtung erzielt die bei −23 °Cund damit in einem Temperaturbereich arbeitet der mit Peltier-Kühlern erreichbar ist Abwärtskonvertierung aus dem optischen in den THz-Bereich über Photomischung Der dritte Ansatz ist die optoelektronische THz-Erzeugung im Frequenzbereich bei der eine Uni-Traveling-Carrier-Photodiode UTC-PD und eine PIN-Photodiode als Photomischer eingesetzt werden Dieser indirekte Ansatz zur Erzeugung kontinuierlicher THz-Wellen zieht großes Interesse auf sich Eine Photodiode kann ein optisches Signal effizient in ein elektrisches Signal umwandeln indem sie optisches Infrarot-Laserlicht nutzt um freie Ladungsträger in einem Halbleiter oder organischen Kristall zu erzeugen Die Antennenstruktur um den Photomischer wandelt den oszillierenden Photostrom in eine THz-Welle um wie im Photomischungsverfahren in Bild 8 dargestellt Moderne Photomischer basieren entweder auf GaAs oder InGaAs InP und benötigen Laserwellenlängen unterhalb der Halbleiterbandlücke etwa 0 8 µm bzw 1 5 μm Durch das Abstimmen der Laser kann die Frequenz der Schwebung über einen weiten spektralen Bereich variiert werden was sich direkt in einer breitbandig abstimmbaren THz-Strahlung widerspiegelt Dies ermöglicht die Anwendung der für die optische Kommunikation entwickelten Techniken zur Erzeugung optischer Vektorfelder und damit die technologische Ausweitung auf den THz-Bereich Wenn zusätzliche Frequenzen hinzugefügt werden erleichtern diese Techniken außerdem die Implementierung von Mehrfrequenzkommunikation Die Kombination erlaubt auch eine einfache Integration dieser Funkverbindungen in die Glasfaserinfrastruktur Für die On-Chip-Kommunikation und die künftige Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen Geräten werden ebenfalls THz-Hohlleiter benötigt Diese können mit photonischen Valley-Kristallen erreicht werden die einen Biegeverlust von nahezu null und eine Rückstreuung von null aufweisen Bezieht man beide Frequenzen auf denselben Frequenzkammgenerator so kann die einzigartige Phasenund Frequenzstabilität optischer Kämme auf breitbandige und abstimmbare Weise in den THz-Bereich überführt werden Auf der Empfängerseite könnte eine Schottky-Diode oder eine zur Senderseite symmetrische Anordnung zum Einsatz kommen Dies ist auch für messtechnische Geräte vielversprechend da eine Hochskalierung bis in den THz-Bereich möglich ist THz-Wellen in der Praxis Punktzu-Punkt-Übertragung bei 300 GHz Versuche zur THz-Datenübertragung mit einer Sendeantenne und einer Empfangsantenne wurden bereits im Labor und im Freien durchgeführt Zwischen 200 und 300 GHz existiert ein Übertragungsfenster mit geringen atmosphärischen Verlusten Gegenüber optischen Freiraumverbindungen wird die Millimeterwellenoder Terahertz THz - Übertragung durch ungünstige Witterungsbedingungen wie Regen und Nebel weit weniger beeinträchtigt Bild 9 zeigt Versuche bei denen eine Übertragungsverbindung bei 300 GHz im Hafen von Dünkirchen über 850 m erfolgreich mit einem extrem fokussierten Strahl realisiert wurde Die Empfindlichkeit der Vorrichtung wird durch den Einsatz eines Metallspiegels unterhalb der Diodenmesa mittels Wafer-Bonding weiter gesteigert Demonstrationen einer 100-Gbit s-Übertragung im Terahertz THz -Fenster zwischen 200 GHz und 300 GHz waren ebenfalls erfolgreich [5] Fazit Kontinuierliche messtechnische Innovationen sind eine wichtige Voraussetzung für die Verwirklichung des künftigen 6G-Mobilfunks Dazu bedarf es intensiver Forschung sowohl durch die Hochschulen als auch die Industrie Diese Forschung wird auch künftig die Entwicklung von Messtechnikpro-Literatur [1] Mtonouchi »cuttingedge terahertz technology« nature Photonics Bd 1 s 97 bis 105 februar 2007 [2] Arumiantsev t naing swe und Ahenkel »Achieving Metrology-Level Accuracy When Making thz Measurements« in the Latest in mm Wave and thz test and Measurement technology https www microwavejournal com articles 27082 Microwave Journal december 2021 [3] r stuhlfauth und h Mellein »Overtheair rf conformance measurements on 5G nr devices« rohde schwarz White Paper 2021 [4] r köhler Atredicucci and f Beltram et al »terahertz semiconductorheterostructure laser« nature Bd 417 s 156 bis 159 2002 [5] Vk chinni et al »singlechannel 100 Gbit s transmission using iii–Vutc-Pds for future ieee 802 15 3d wireless links in the 300 Ghz band« electronics Letters Bd 54 s 638 bis 640 2018 Wir liefern Lösungen… info@telemeter de www telemeter info Teledyne LeCroy Wavesurfer 4000 HD Serie • Bandbreite bis zu 1 GHz • 12 bit Aufl ösung • 4 analoge und 16 digitale Kanäle dukten für den THz-Bereich unterstützen die eine zentrale Rolle dabei spielen werden die für den kommenden Mobilfunkstandard 6G benötigten Kompetenzen aufzubauen nw