I ricercatori dell’Università di Tohoku hanno sviluppato un filtro sintonizzabile per i segnali delle onde terahertz, facilitando velocità di trasmissione più elevate e una migliore qualità del segnale. Questa svolta, cruciale per il progresso delle applicazioni terahertz nella comunicazione, nell’imaging medico e nell’analisi industriale, promette di sbloccare l’intero potenziale delle onde terahertz in vari campi.
Onde Terahertz: svolta tecnologica
Le onde elettromagnetiche con frequenza Terahertz rappresentano una promessa significativa per i progressi nella comunicazione, nonché nelle tecnologie di scansione e imaging. Tuttavia, sfruttare il loro potenziale è irto di ostacoli. Un team dell’Università di Tohoku ha fatto un passo avanti creando un nuovo tipo di filtro regolabile specifico per lo spettro delle onde terahertz. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Optics Letters.
Le onde terahertz occupano una regione dello spettro elettromagnetico tra le frequenze delle microonde e degli infrarossi. Hanno una frequenza più alta (lunghezza d’onda più corta) delle onde radio, ma una frequenza inferiore a quella della luce visibile. Lo spettro delle onde radio, sempre più congestionato, trasporta l’enorme quantità di dati trasmessi da WiFi, Bluetooth e dagli attuali sistemi di comunicazione di telefonia mobile (cellulare).
La congestione dei segnali nelle parti a frequenza più bassa dello spettro elettromagnetico è un incentivo per esplorare le opzioni nella regione dei terahertz. Un altro vantaggio è la capacità di supportare velocità di trasmissione dati ultra elevate. Una sfida fondamentale nell’utilizzo dei segnali terahertz per applicazioni di routine, tuttavia, è quella di riuscire a sintonizzare e filtrare i segnali a frequenze specifiche. Il filtraggio è necessario per evitare interferenze provenienti da segnali al di fuori della banda di frequenza desiderata.
Innovazione nel filtraggio delle onde Terahertz
Yoshiaki Kanamori del team di Tohoku ha dichiarato: “Abbiamo costruito e dimostrato un filtro sintonizzabile in frequenza per le onde terahertz, che ha ottenuto una velocità di trasmissione più elevata e una migliore qualità del segnale rispetto ai sistemi convenzionali, rivelando il potenziale per le comunicazioni wireless”. Ha aggiunto anche che il lavoro potrebbe essere applicato più ampiamente al di fuori della banda di frequenza degli stessi.
Il nuovo filtro terahertz si basa su un dispositivo chiamato interferometro Fabry-Perot, che, come tutti gli interferometri, si basa sugli schemi di interferenza creati quando diverse onde di radiazione elettromagnetica interagiscono tra loro mentre rimbalzano tra gli specchi.
La versione dei ricercatori utilizza reticoli finemente strutturati, con spazi inferiori alla lunghezza d’onda delle onde interagenti, come materiale tra gli specchi. L’allungamento variabile dei reticoli consente il controllo preciso del loro indice di rifrazione necessario per ottimizzare l’effetto di filtraggio dell’interferometro. Questo permette di trasmettere solo la frequenza desiderata. L’utilizzo di reticoli diversi facilita il controllo su diverse gamme di frequenza selezionate.
Applicazioni e vantaggi in espansione
Il team ha dimostrato l’applicazione del proprio sistema per frequenze adatte ai segnali dei telefoni cellulari di prossima generazione (6G).
Un vantaggio delle onde terahertz nella scansione e nell’imaging è che possono penetrare facilmente nei materiali, compresi i tessuti biologici, che bloccano il passaggio della luce. Oltre alle applicazioni mediche, questa tecnologia può offrire opportunità per l’analisi dei materiali, i sistemi di sicurezza e il controllo di qualità nella produzione.
Kanamori ha concluso: “Nel complesso, il nostro lavoro offre un metodo semplice ed economico per filtrare e controllare attivamente le onde terahertz, che potrebbe far avanzare il loro utilizzo in molte applicazioni”.
