TerahertzKommunikation

TerahertzKommunikation bezeichnet den Einsatz von Funkfrequenzen im Terahertzbereich zur drahtlosen Datenübertragung. Typischerweise deckt dieser Bereich grob 0,1 bis 10 THz ab. Im Vergleich zu Mikrowellen- und Millimeterwellen bietet TerahertzKommunikation sehr hohe potenzielle Bandbreiten, was theoretisch Datenraten in Gbit/s bis Tbit/s ermöglicht, insbesondere für kurze Reichweiten und gut kontrollierbare Kanäle.

Technische Grundlagen dieser Form der Kommunikation umfassen die Erzeugung und Detektion von Signalen im THz-Bereich. Geeignete Quellen sind Quantenkaskadenlasern, photonische oder elektronische THz-Oszillatoren, während Detektoren wie Uni-Travelling-Carrier-Dioden oder Schottky-Dioden eingesetzt werden. Einsatzsideen beinhalten modulierte Übertragung (zum Beispiel QPSK, QAM) und beamforming- oder MIMO-Architekturen, um die starke Pfadverlustcharakteristik und die Bedarf an gerichtetem Empfang auszugleichen. Kanäle im Terahertzbereich sind stark frequenz- und ortsabhängig; atmosphärische Absorption, Streuung durch Hindernisse sowie Luftfeuchtigkeit begrenzen Reichweite und Zuverlässigkeit.

Anwendungen umfassen hochwertige Indoor-Verbindungen, Backhaul-Links in Campus- oder Industrieumgebungen sowie Forschungs- und Sensortechnologien. Zentrale Herausforderungen sind hohe Pfadverluste, notwendige Linien-of-Sight-Verbindungen, fortschrittliche Antennen- und Packaging-Lösungen sowie Integration in bestehende Netzwerkinfrastrukturen. Die Standardisierung befindet sich in einem frühen Stadium; Experimente demonstrieren stabile Verbindungen über Zentimeter bis Meter mit Gigabit- bis Terabit-Datenraten.

Der Forschungsstand verbindet Elektronik, Optik und Materialwissenschaften, einschließlich Terahertz-Chips, Graphen- und Silizium-Photonik-Komponenten sowie fortgeschrittene Modulations- und Codierungstechniken. Langfristig könnte TerahertzKommunikation Teil zukünftiger Hochgeschwindigkeitsnetze für kurze Reichweiten werden und sich in 6G-Architekturen integrieren.