6G通信：テラヘルツと光学材料、コンポーネント (2024年～2044年) - 予測ライン (全32件)、技術ロードマップ

当レポートでは、世界の6G通信の技術・市場動向について分析し、6G技術の概略や主な材料・コンポーネント、昨今の技術開発の動きと今後の見通し、市場規模の推移と予測、主要コンポーネントのSWOT分析、といった情報を取りまとめてお届けいたします。

概要

当レポートの分析内容：

• なぜ6Gの膨大なハードウェア費用が、光学からもたらされるユビキタス性と優れた性能によってのみ正当化できるのか？
• シリカ、グラフェン、アルミナ (サファイアを含む)、3-5化合物、窒化ケイ素、カルコゲナイドといった専門知識には、なぜ多くの付加価値機会があるのか？
• 高価格帯での新しい形態は何か？他にはあるのか？
• 6Gの出現によって、どのような材料が動向に影響を及ぼすのか？
• 6Gの初期段階 (2030年から) で、大量の光ファイバーと一部の光無線通信が、なぜ必要なのか？いつ？
• 約束されたユビキタス・ステラ性能を達成するために、なぜ第2段階の6Gが必要なのか？
• 0.3THzの遠赤外線から紫外線までの光学部品が、なぜ主体でなければならないのか？いつ？
• THzケーブル、RIS、長距離光無線伝送ハードウェア、光起電6Gドローン、深部光ファイバー、光給電・光通信クライアントデバイスのための巨大な新市場はなぜ必要か？いつ？他には？
• 詳細な予測 (今後20年間分)、ロードマップ、新しいInfogram、SOFT評価はどうなっているのか？

目次

第1章 エグゼクティブサマリーと予測 (2023年～2043年)

• 6Gレポートシリーズ
• 当レポートの目的
• 巨大なチャンスを秘めた巨大企業
• 当レポートの主題
• 当レポートの分析手法
• 主な結論：6G光学システム - 0.3THzから紫外線まで
• 主な結論：6G材料・コンポーネント - 0.3THzから紫外線まで
• ワイヤレス通信と予想される6G開始の2つのフェーズ
• 6Gの目標：NTT、Huawei、Samsung、Nokia、中国系企業など
• 5G・6Gワイヤレスの一般的なパラメーター：複数の課題の増加傾向
• 6G伝送ハードウェアが、5Gよりもはるかに優れた業績を実現する仕組み
• 6Gフェーズ1および2の周波数帯域
• 4つの周波数帯域が提供できるものに対する、6Gの主な販売機能 (全16種)
• Infogram：6Gの大規模なハードウェア展開、妥協、光学系の重要性
• 航空宇宙機向け6Gの比較：7種類の利点・欠点の比較
• 市場の水中・地下ギャップにおける6G伝送オプション
• Infogram：想定される6G光ハードウェアサプライヤー (0.3～1THzを含む)：事例
• Infogram：赤外線・可視光線・紫外線の周波数を使用する6G伝送システム
• 6G通信で材料ニーズはどう変化するか
• 伝送距離のジレンマ
• Infogram：限られた誘電体・能動装置の選択肢によるテラヘルツギャップ
• 不十分な誘電体・エミッター・検出器のテラヘルツギャップを克服する
• 3種類の6G THz通信システム
• THz集積回路の選択肢
• 空中の自由空間光 (FSO) 減衰の問題の克服
• 適切なFSOハードウェア・システムのサプライヤーの事例 (計32件)：国別
• RIS (再構成可能なインテリジェントサーフェス) のSWOT評価：6Gバージョン
• 6Gシステム設計におけるテラヘルツ導波路のSWOT評価
• 6Gシステム設計における光ファイバーFiWiのSWOT評価
• メタマテリアルとメタサーフェスのSWOT評価
• 6G THz低損失材料機会のSWOT評価
• 4つの6Gのロードマップ (2023年～2043年)
  • 遠赤外線 (0.3～1THz) 6G (メディアレンジメーターによる) とGbpsロードマップ
  • 6G RISのロードマップ (2023年～2043年)
  • 6Gの一般ロードマップ (2022年～2031年)
  • 6Gの一般ロードマップ (2032年～2043年)
• 6Gの材料・デバイス・背景事情：予測 (全17件、2023年～2043年)
  • 仮定
  • 概念的な電気通信市場の一部としての6Gハードウェア
  • 6G RISの設置済み累積パネル数 (2023年～2043年末)
  • 6G RIS市場の年間拡大面積 (単位：10億平方メートル、2023年～2043年)
  • 6G RISの世界市場規模 (全5種類、単位：10億米ドル、2023年～2043年)：表
  • 6G RISの世界市場規模 (全5種類、単位：10億米ドル、2023年～2043年)：グラフ
  • 5G・6G基地局市場 (年間、単位：100万台、2023年～2043年)
  • 世界の光ファイバー市場：6Gによる潜在的影響 (単位：10億米ドル、2023年～2043年)
  • 世界のリン化インジウム半導体市場：6Gの潜在的影響 (単位：10億米ドル、2023年～2043年)
  • 世界のメタマテリアルおよびメタサーフェス市場 (単位：10億平方メートル、2023年～2043年)
  • 世界のテラヘルツハードウェア市場 (6G以外) (単位：10億米ドル、2023年～2043年)
  • 世界のモバイル通信サービス市場：カテゴリー別 (2023年～2042年)
• 世界の主な6G材料およびコンポーネント活動の立地 (2023年～2043年)

第2章 イントロダクション

• 6Gの目標と当レポートの分析範囲
• 約束された6G性能に光無線通信が不可欠な理由
• Infogram：様々な環境における6Gへの願望
• 6G：農村部での課題
• 市場における水中および地下隙間の6G
• 用語の交錯
• 6Gに大規模インフラと多くの伝送メディアが必要な理由
• 6Gの必須ツール：RIS、OWC、ケーブル中継 (光ファイバー・THz)
  • OWC (光無線通信)
  • RIS (再構成可能なインテリジェントサーフェス) の構造と潜在的な機能
• アクティブなRISおよびその他の6Gインフラによるグリーン電力のジレンマ
• 6Gインフラ・電力を2倍にしたクライアントデバイスにおける太陽光発電用の材料
• 6Gコンポーネント・製品統合のための製造技術

第3章 6G OWC (光無線通信)

• 光無線通信 (OWC)
  • 実際の活用領域と新たな用途
  • 5G FSOからの教訓
• OWCとそのサブセット：定義と範囲
• Infogram：OWCを使用した潜在的な6G伝送システム
• 空中6G向け赤外線 (IR)・可視光線 (VL)・紫外線 (UV)：問題とパラメーター
• FSOシステムの基本
• LiFiを包摂する、またはLiFiにデフォルトする
• 6Gを想定した航空宇宙用OWC
  • 概要
  • 6G向け航空宇宙機 (全7種)：資金提供者、高度、送信オプションの比較 (7種類)
  • 6G向け航空宇宙機 (全7種)：利点と欠点
  • 6G空中プラットフォームの選択
  • ドローンは6Gの恩恵を受け、それがドローンとUAM (アーバンエアモビリティ) にも恩恵をもたらす
  • HAPSドローンによる垂直FSO
  • Thales-Alenia Stratobus airship
  • AVIC China Caihong (Rainbow) CH-T4
  • Airbus Zephyr
  • わずか数キロメートルの高度でのソーラードローンの実現可能性：Mei Ying
  • 6G向けの小型ドローンとネットワーク化飛行プラットフォーム (スワーミングを含む)
• 空中のFSO減衰：物理的特徴、課題、解決策
  • 概要
  • 大気損失
  • 幾何学的損失
  • 艦橋放射線
  • 水中6G FSOの周波数の選択と代替案
  • 水中6G FSOの周波数の選択
• OWCエミッタ・ディテクタのコンポーネントとその材料
  • 概要
  • 光6G向けの新規エミッターデバイス：DFB、FP、VCSEL、OLED、LED
  • 光6Gフォトディテクタ用受信デバイス
• FSOハードウェア・システムのサプライヤーの事例 (全32件)：国別分析を含む
• 参考文献

第4章 THz・IR・可視光線6Gのメタマテリアルとメタサーフェス

• 6G向けメタマテリアル：9つの潜在的な用途
• GHz・THz・赤外線・光学メタマテリアルの用途
• メタアトムとパターン化オプション
• 光学メタマテリアルのパターンとオプション
• 商業的・運用的・理論的・構造的オプションの比較
• 6Gに必要な6つのメタマテリアルのフォーマットと事例
• メタサーフェス
• 超曲面
• 活物質のパターニング
• 光学 ENXのメタマテリアル
• 6G向けのメタサーフェス光エネルギーハーベスティングの可能性
• 赤外線を操作するメタマテリアルによる6G冷却の可能性
• 上位THz・IR・光周波数で6Gを提供できるメタマテリアル企業
  • Echodyne
  • Evolv Technology
  • Fractal Antenna Systems
  • iQLP
  • Kymeta
  • Meta
  • Metacept Systems
  • Metawave
  • Nano Meta Technologies
  • Pivotal Commware
  • Plasmonics
  • Radi-Cool
  • Sensormetrics
  • teraview
• メタマテリアルの長期的な全体像
• メタマテリアルとメタサーフェスのSOFT評価

第5章 0.3～10THz遠赤外線での6G RIS

• RIS (再構成可能なインテリジェントサーフェス) の基本
• メタサーフェスRISハードウェアの動作方法
• セミパッシブ・アクティブRISの材料とコンポーネント
  • 概要
  • RISの構造エレクトロニクスへのトレンド：スマートマテリアルと薄膜技術
• 6G RIS (0.1～1THz)：コスト階層の課題
• RISの改善：2045年までの計画
• 2022年にハードウェアが理論的に遅れているという認識
• 主要なRIS標準イニシアチブ ETSI
• 6G基地局用RIS
• RIS - 統合ユーザー - 中心ネットワーク：アーキテクチャと最適化
• RG RIS制御の問題
• 9種類のRIS用同期装置ファミリーの評価 - 最近の調査パイプラインから
• 2022年以降の前進
• 6Gの1THz RISへの進歩 (グラフェン、二酸化バナジウム、GST、GaAsを含む)
  • 概要
  • RIS用III-VおよびSiGe
  • RIS用二酸化バナジウム
  • RIS用カルコゲニド
  • 1THz以上の遠赤外線RIS材料

第6章 近赤外線・可視光線対応6G RIS

• 概要
• 近赤外・可視光線RIS
• 増幅機能を備えた近赤外線RIS
• RIS対応LiFi
• RISを強化または置き換える光学デバイス
• 光RIS：一般に2022年から
• 将来のRIS設計の指針となるSWOT評価

第7章 6G誘電体・受動光学材料・半導体 (0.3THzから可視光線まで)

• 誘電体
  • 概要
  • 6G向け誘電体の最適化
  • 熱硬化性物質 vs 熱可塑性物質 vs 無機化合物
  • 6G向け低誘電率・低損失誘電体：14ファミリーから5つの基準に基づいて選択
  • より優れた6G低損失材料の探求 - 誘電率の最適化
  • 19種類の低損失化合物：簡略化された誘電率 (0.1～1THz)
  • 19の材料ファミリーのTHz周波数にわたる誘電正接の最適化
  • 再プログラム可能なインテリジェント表面RIS用の低損失材料
  • 特別なケース：1THzの6G用高抵抗シリコン
  • 5Gから6Gまでのさまざまな誘電体：より優れたパラメーター、より低いコスト、より大きな面積
• 6G向け半導体材料の選択
  • 5Gの進歩：概要と教訓
  • 11種類の半導体・活性層候補の状況
  • 一般的な6G材料としてのIII-V化合物
  • 1THz付近の6G向け光活性材料
  • 炭化ケイ素電気光学変調器
  • 最大1THz 6G向けの相変化および電気に敏感な誘電体
  • 広範な6G用途向けの二酸化バナジウム
  • カルコゲナイド相変化材料
  • 液晶ポリマーLCPネマチック液晶6G THzおよび光学用 NLC
• 6Gチップおよびレーザー用の熱電温度制御材料
• 2022年のその他の動向
• 研究動向

第8章 6G伝送用THzケーブル導波路とクライアントデバイス導波路

• テラヘルツ導波管ケーブル：必要性と現状
• 6G導波管ケーブルの設計と材質
• フッ素ポリマー
  • PTFE
  • 過フッ素化ポリ (ブテニルビニルエーテル) PBVE
• ポリプロピレン
• ポリエチレン・ポリプロピレン・メタマテリアルTHz導波路
• 長尺ポリマーTHzケーブルの製造
• 金属線上にエッチングされたTHz導波路格子
• InAs・GaP・サファイアなどからのTHz導波路：エミッタのブースト・センシングなど用
• 6Gシステム設計におけるTHzケーブルと導波路のSWOT評価

第9章 6Gシステム用の光ファイバー

• 概要
• 光ファイバーケーブルの設計と材料
  • 形状、シリカ、サファイアなど
  • ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリイミド、FRP
  • 機能の種類
• 稼働中の光ファイバー
• コスト抑制のためのファイバー・電子機器の使用制限
• 深刻な攻撃の発生
• エルビウム添加ファイバー増幅器 (EDFA)
• THz 6G向けフォトニクス定義無線とフォトニクスの統合
• 6Gシステム設計における光ファイバーのSWOT評価

第10章 6Gにおけるグラフェンとその他の2D材料

• 6Gの概要と6つの関連用途
• グラフェンTHzセンシングと代替品の比較
• 6G THzメタサーフェス用のグラフェンプラズモニクス、変調器、スプリッター、ルーター
• 6G光整流、光吸収体用のグラフェンゲートTHzトランジスタ
• 無線通信用の10THzまでのその他の2D材料：MoS、BN、ペロブスカイト

A unique new 355-page report identifies your huge optical material and component opportunities from 6G Communications as it becomes primarily an optical system - "6G Communications: Optical Materials and Components Markets: Visible, Near IR, Far IR from 0.3THz 2023-2043". It is a drill down from the overview report on 6G called, "6G Communications: Materials and Components Markets 2023-2043".

Summary

The new report answers such questions as:

• Why can the massive hardware expense of 6G only be justified by the ubiquity at stellar performance that comes from optics?
• Why will there be so many added value opportunities for your expertise in silicas, graphene, aluminas including sapphire, 3-5 compounds, silicon nitride, chalcogenides?
• What new forms with premium pricing? What else?
• What materials are trending down with the advent of 6G?
• Why does the first 6G phase from 2030 need massive amounts of fiber optics and some optical wireless communication? When?
• Why will the second 6G phase be necessary to achieve the promised ubiquitous stellar performance?
• Why will that have to be primarily with optics from 0.3THz far infrared to UV? When?
• Huge new markets for THz cable, reconfigurable intelligent surfaces, long-distance optical wireless transmission hardware, photovoltaic 6G drones, deep fiber optics, optically powered and optically communicating client devices? Why? When? What else?
• Detailed 20-year forecasts, roadmaps, new infograms and SOFT appraisals?

This report starts with a detailed glossary and listing of 96 of the companies mentioned. The Executive Summary and Conclusions is an easy read for those in a hurry. Its 58 pages contain the necessary explanations, new infograms, opportunity identification, leading players, SOFT appraisals, roadmaps and 17 forecasts all 2023-2043. No equations. No nostalgia.

The 23-page Introduction then explains our rationale, coverage and key issues. See the severe limitations of the various candidate technologies that must be overcome - not uncritical enthusiasm. Understand why optical wireless communication must become commonplace in 6G systems and that includes overcoming the Terahertz gap of inadequate materials and device performance at far infrared (above 0.3THz). Here are the vital photovoltaic and other optical material manufacturing technologies involved with more on both later in the report.

Chapter 3 "6G Optical Wireless Communication OWC" runs to 45 pages despite the analysis being condensed into many tables and images, including 32 participants analysed by country. We cover everything from satellite-to-client device, LiFi, lessons from limited use of OWC in 5G and why it will be a key enabling technology for 6G, component and frequency choices emerging from the research pipeline, choice of solar aerospace vehicles from satellites to upper atmosphere drones, lower-level solar drone swarming. A major focus in optical carrier attenuation modes and what to do about them, including a detailed look at effects of weather and frequency choices. We predict at least tenfold improvements in range and quality of service, including underwater and aerospace-to-earth. Considerable commercial opportunity is identified. See the materials and formats of next emitters and detectors including DFB, FP, VCSEL, OLED, LED, photodetectors.

Chapter 4 runs to 53 pages because there are at least nine potential uses for metamaterials in 6G in contrast to their minimal use in 5G so this is a large emerging market. They are more compact antennas, THz cable, blocking THz to optical signals for privacy or interference suppression, beam shaping of laser emitters, energy harvesting, 6G reprogrammable intelligent surfaces at optical frequencies (covered in chapters 5 and 6), improving 6G response, reach, device power reduction, increasing power output of photovoltaics powering 6G infrastructure and client devices by a passive overlayer following the sun, increasing power output of photovoltaics by a passive cooling over-layer, other cooling. See 16 manufacturers profiled with their 6G positioning in all of this.

Chapter 5 is "6G reconfigurable intelligent surfaces at 0.3-10THz far infrared" with pages covering materials, economics, materials and device and chapter 6 covers, "6G reconfigurable intelligent surfaces at near infrared and visible light" with 14 pages because these are likely to appear at a later stage and are more speculative.

Chapter 7 at 40 pages concerns "Dielectrics, passive optical materials and semiconductors for 6G 0.3THz to visible". Some were covered in preceding chapters but here we see the big picture and detailed comparisons and likely choices, with reasons and a profusion of latest references for further reading. Why the reduced choice of dielectrics above 0.3THz? What is being done about it? Rational in choosing between thermosets, thermoplastics and inorganic compounds? Liquid crystal polymers? Materials and devices for temperature management of lasers and optical chips? Best phase change and semiconductor material choices for 6G? Winners and losers as we go from 5G to 6G? It is all here in comparison charts and infograms not rambling text.

Chapter 8 concerns important new devices, transformative in 6G performance if successful. It is, "THz cable waveguides for 6G transmission and client device waveguides" complementary to fiber optics in 6G by offering simpler systems. Its 15 pages give needs and likely materials, formats and performance. See silica, sapphire, fluoropolymer, polypropylene and other opportunities and manufacturing options for the first long reels of such cable.

6G will use a huge amount of fiber optics including "deep fiber" going to individual rooms in buildings and fiber underwater. Mostly that will be pre-existing shared fiber made conventionally but there are some aspects that will be peculiar to 6G so we cover fiber optics for 6G systems in the 13 pages of chapter 9 that end with a SWOT appraisal.

Having found that graphene is one of the most popular materials in the optical 6G research pipeline, we end the report with a deeper look without repetition of earlier material. Chapter 10. "Graphene and other 2D materials in 6G", in 17 pages, surfaces six potential uses in 6G with formats, alternatives, ancillary materials and analysis. The examples cover near and far infrared and visible light frequencies.

Table of Contents

1. Executive Summary and 17 forecasts 2023-2043

• 1.1. Our 6G report series
• 1.2. Purpose of this report
• 1.3. Giant companies with giant opportunities
• 1.4. The subject of this report
• 1.5. Methodology of this analysis
• 1.6. Key conclusions: 6G optical systems 0.3THz to ultraviolet
• 1.7. Key conclusions: 6G materials and components for 0.3THz to ultraviolet
• 1.8. Wireless communications and expected two phases of 6G launch
• 1.9. Objectives for 6G of NTT, Huawei, Samsung, Nokia, the Chinese and others
• 1.10. Typical parameters for 5G and 6G wireless showing some challenges increasing
• 1.11. How 6G transmission hardware will achieve much better performance than 5G
• 1.12. Spectrum for 6G phase one and two
• 1.13. 16 primary selling features of 6G against what four frequency bands can provide
• 1.14. Infogram: 6G massive hardware deployment, compromises, importance of optics
• 1.15. Aerospace vehicles compared for 6G-positives and negatives compared for 7 types
• 1.16. 6G transmission options underwater and underground-gap in the market
• 1.17. Infogram: Probable 6G optical hardware suppliers including 0.3-1THz: examples
• 1.18. Infogram: 6G transmission systems that will use infrared, visible and ultraviolet frequencies
• 1.19. How material needs change with 6G communications
• 1.20. Transmission distance dilemma
• 1.21. Infogram: Terahertz gap of limited dielectric and active device choices
• 1.22. Conquering the terahertz gap of inadequate dielectrics, emitters and detectors
• 1.23. Three kinds of 6G THz communication systems
• 1.24. THz integrated circuit choices
• 1.25. Conquering the problematic free space optical FSO attenuation in air
• 1.26. 32 examples of suppliers of appropriate FSO hardware and systems by country
• 1.27. Reconfigurable intelligent surface RIS SWOT appraisal for 6G versions
• 1.28. SWOT appraisal of terahertz waveguides in 6G system design
• 1.29. SWOT appraisal of fiber optics FiWi in 6G system design
• 1.30. SWOT assessment for metamaterials and metasurfaces
• 1.31. SWOT appraisal of 6G THz low loss material opportunities
• 1.32. Four 6G roadmaps 2023-2043
  • 1.32.1. Far infrared 0.3-1THz 6G by media range meters and Gbps roadmap
  • 1.32.2. 6G reconfigurable intelligent surface RIS roadmap 2023-2043
  • 1.32.3. 6G general roadmap 2022-2031
  • 1.32.4. 6G general roadmap 2032-2043
• 1.33. 6G materials, devices and background - 17 forecasts 2023-2043
  • 1.33.1. Assumptions
  • 1.33.2. 6G hardware as part of a notional telecommunications market
  • 1.33.3. 6G reconfigurable intelligent surfaces cumulative panels number deployed bn year end 2023-2043
  • 1.33.4. 6G reconfigurable intelligent surfaces market yearly area added bn. sq. m. 2023-2043
  • 1.33.5. 6G reconfigurable intelligent surfaces global $ billion by 5 types 2023-2043 table
  • 1.33.6. 6G reconfigurable intelligent surfaces global $ billion by 5 types 2023-2043 graph
  • 1.33.7. Market for 5G and 6G base stations millions yearly 2023-2043
  • 1.33.8. Fiber optic cable market global with possible 6G impact $billion 2023-2043
  • 1.33.9. Indium phosphide semiconductor market global with possible 6G impact $billion 2023-2043
  • 1.33.10. Global metamaterial and metasurface market billion square meters 2023-2043
  • 1.33.11. Terahertz hardware market excluding 6G $ billion globally 2023-2043
  • 1.33.12. Mobile communications service market global $ billion by category 2023-2042
• 1.34. Location of primary 6G material and component activity worldwide 2023-2043

2. Introduction

• 2.1. 6G objectives and our coverage
• 2.2. Why optical wireless communication is essential for promised 6G performance
• 2.3. Infogram: 6G aspirations across the landscape
• 2.4. 6G rural challenge
• 2.5. 6G underwater and underground-gap in the market
• 2.6. Terminology thicket
• 2.7. Why 6G needs massive infrastructure and many transmission media
• 2.8. Essential 6G tools: RIS, OWC, cable intermediary (fiber optic and THz)
  • 2.8.1. Optical wireless communication OWC
  • 2.8.2. Reconfigurable intelligent surface RIS construction and potential capability
• 2.9. Green power dilemma with active RIS and other 6G infrastructure
• 2.10. Materials for photovoltaics at 6G infrastructure and client devices with doubled power
• 2.11. Manufacturing technologies for 6G components and product integration

3. 6G Optical wireless communication OWC

• 3.1. Optical wireless communication OWC
  • 3.1.1. Actual and emerging applications
  • 3.1.2. Lessons from 5G FSO
• 3.2. Definitions and scope of OWC and its subsets
• 3.3. Infogram: Potential 6G transmission systems using OWC
• 3.4. Infrared IR, visible light VL and ultraviolet UV for 6G in air: issues and parameters
• 3.5. FSO system basics
• 3.6. Subsuming or defaulting to LiFi
• 3.7. Aerospace OWC envisaged for 6G
  • 3.7.1. Overview
  • 3.7.2. Aerospace vehicles for 6G-backers, altitudes, transmission options compared for 7 types
  • 3.7.3. Aerospace vehicles for 6G-positives and negatives for 7 types
  • 3.7.4. Choice of 6G aerial platforms
  • 3.7.5. Drones benefit 6G which in turn benefits drones and urban air mobility
  • 3.7.6. Vertical FSO from HAPS drones
  • 3.7.7. Thales-Alenia Stratobus airship
  • 3.7.8. AVIC China Caihong (Rainbow) CH-T4
  • 3.7.9. Airbus Zephyr
  • 3.7.10. Feasibility of solar drones at only a few kms altitude: Mei Ying
  • 3.7.11. Small drones and networked flying platforms for 6G including swarming
• 3.8. FSO attenuation in air: physics, issues and solutions
  • 3.8.1. Overview
  • 3.8.2. Atmospheric loss
  • 3.8.3. Geometric loss
  • 3.8.4. Background radiation
  • 3.8.5. 6G FSO frequency choices and alternatives underwater
  • 3.8.6. Choosing frequencies for 6G FSO under water
• 3.9. OWC emitter and detector components and their materials
  • 3.9.1. Overview
  • 3.9.2. Emitter devices emerging for optical 6G: DFB, FP, VCSEL, OLED, LED
  • 3.9.3. Receiver devices for optical 6G-photodetectors
• 3.10. 32 examples of suppliers of FSO hardware and systems with country analysis
• 3.11. Further reading

4. Metamaterials and metasurfaces for THz, IR, visible 6G

• 4.1. Nine potential uses for metamaterials in 6G
• 4.2. Applications of GHz, THz, infrared and optical metamaterials
• 4.3. The meta atom and patterning options
• 4.4. Optical metamaterial patterns and options
• 4.5. Commercial, operational, theoretical, structural options compared
• 4.6. Six formats of metamaterial needed for 6G with examples
• 4.7. Metasurfaces
• 4.8. Hypersurfaces
• 4.9. Active material patterning
• 4.10. Optical ENX metamaterials
• 4.11. Metasurface optical energy harvesting potentially for 6G
• 4.12. Metamaterials manipulating infrared potentially for 6G cooling
• 4.13. Metamaterial companies that could serve 6G at upper THz, IR, optical frequencies
  • 4.13.1. Echodyne
  • 4.13.2. Evolv Technology
  • 4.13.3. Fractal Antenna Systems
  • 4.13.4. iQLP
  • 4.13.5. Kymeta
  • 4.13.6. Meta
  • 4.13.7. Metacept Systems
  • 4.13.8. Metawave
  • 4.13.9. Nano Meta Technologies
  • 4.13.10. Pivotal Commware
  • 4.13.11. Plasmonics
  • 4.13.12. Radi-Cool
  • 4.13.13. Sensormetrics
  • 4.13.14. teraview
• 4.14. The long term picture of metamaterials overall
• 4.15. SOFT assessment of metamaterials and metasurfaces

5. 6G reconfigurable intelligent surfaces at 0.3-10THz far infrared

• 5.1. Reconfigurable intelligent surfaces basics
• 5.2. How metasurface RIS hardware operates
• 5.3. Semi-passive and active RIS materials and components
  • 5.3.1. Overview
  • 5.3.2. RIS trend to structural electronics: smart materials and thin film technology
• 5.4. Cost hierarchy challenge for 6G reconfigurable intelligent surfaces 0.1-1THz
• 5.5. RIS improvements planned to 2045
• 5.6. Realisation that hardware lags theory in 2022
• 5.7. Major RIS standards initiative ETSI
• 5.8. RIS for 6G base stations
• 5.9. RIS- Integrated User-Centric Network: Architecture and Optimization
• 5.10. RG RIS control issues
• 5.11. Appraisal of 9 tuning device families for RIS from recent research pipeline
• 5.12. Advances from 2022 onwards
• 5.13. Progressing to 1THz RIS for 6G including graphene, vanadium dioxide, GST, GaAs
  • 5.13.1. Overview
  • 5.13.2. lll-V and SiGe for RIS
  • 5.13.3. Vanadium dioxide for RIS
  • 5.13.4. Chalcogenides for RIS
  • 5.13.5. Far infrared RIS materials above 1THz

6. 6G reconfigurable intelligent surfaces at near infrared and visible light

• 6.1. Overview
• 6.2. Near IR and visible light RIS
• 6.3. Near infrared RIS with amplification capabilities
• 6.4. RIS enabled LiFi
• 6.5. Optical devices enhancing or replacing RIS
• 6.6. Optical RIS generally from 2022
• 6.7. SWOT appraisal that must guide future RIS design

7. Dielectrics, passive optical materials and semiconductors for 6G 0.3THz to visible

• 7.1. Dielectrics
  • 7.1.1. Overview
  • 7.1.2. Dielectric optimisation for 6G
  • 7.1.3. Thermoset vs thermoplastic vs inorganic compounds
  • 7.1.4. Choice of 14 families of low permittivity, low loss dielectrics for 6G against five criteria
  • 7.1.5. The quest for better 6G low loss materials-permittivity optimisation
  • 7.1.6. Permittivity 0.1-1THz for 19 low loss compounds simplified
  • 7.1.7. Dissipation factor optimisation across THz frequency for 19 material families
  • 7.1.8. Low loss materials for reprogrammable intelligent surfaces RIS
  • 7.1.9. Special case: high resistivity silicon for 6G at 1THz
  • 7.1.10. Different dielectrics from 5G to 6G: better parameters, lower costs, larger areas
• 7.2. Semiconductor material choices for 6G
  • 7.2.1. Overview and lessons from 5G advances
  • 7.2.2. Status of 11 semiconductor and active layer candidates
  • 7.2.3. lll-V compounds as general 6G materials
  • 7.2.4. Photoactive materials for 6G around 1THz
  • 7.2.5. Silicon carbide electro-optic modulator
  • 7.2.6. Phase change and electric-sensitive dielectrics for up to 1THz 6G
  • 7.2.7. Vanadium dioxide for many 6G uses
  • 7.2.8. Chalcogenide phase change materials
  • 7.2.9. Liquid crystal polymers LCP nematic liquid crystals NLC for 6G THz and optics
• 7.3. Thermoelectric temperature control materials for 6G chips and lasers
• 7.4. Other advances in 2022
• 7.5. Research trends

8. THz cable waveguides for 6G transmission and client device waveguides

• 8.1. Terahertz waveguide cables: need and state of play
• 8.2. Design and materials of 6G waveguide cables
• 8.3. Fluoropolymers
  • 8.3.1. PTFE
  • 8.3.2. Perfluorinated poly(butenyl vinyl ether) PBVE
• 8.4. Polypropylene
• 8.5. Polyethylene polypropylene metamaterial THz waveguides
• 8.6. Manufacturing polymer THz cable in long reels
• 8.7. THz waveguide gratings etched on metal-wires
• 8.8. THz waveguides from InAs, GaP, sapphire etc. for boosting emitters, sensing etc.
• 8.9. SWOT appraisal of THz cables and waveguides in 6G system design

9. Fiber optics for 6G systems

• 9.1. Overview
• 9.2. Fiber optic cable design and materials
  • 9.2.1. Format, silica, sapphire and more
  • 9.2.2. Polybutylene terephthalate, polyethylene, polyimide, FRP
  • 9.2.3. Functional types
• 9.3. Fiber optics in action
• 9.4. Limiting use of the fiber and electronics to save cost
• 9.5. Serious attacks occurring
• 9.6. Erbium-doped fiber amplifiers EDFA
• 9.7. Photonics defined radio and photonic integration for THz 6G
• 9.8. SWOT appraisal of fiber optics in 6G system design

10. Graphene and other 2D materials in 6G

• 10.1. Overview and six relevant uses for 6G
• 10.2. Graphene THz sensing compared with alternatives
• 10.3. Graphene plasmonics for 6G THz metasurfaces, modulators, splitters, routers
• 10.4. Graphene gated THz transistors for 6G optical rectification, optical absorbers
• 10.5. Other 2D materials to 10THz for wireless communications: MoS, BN, perovskite