Uus ülilairiba 997 GHzelektrooptiline modulaator
Uus ülilairibaline elektrooptiline modulaator on püstitanud ribalaiuse rekordi 997 GHz
Hiljuti töötas Šveitsi Zürichi uurimisrühm edukalt välja ülilairibalise elektrooptilise modulaatori, mis töötab sagedustel 10 MHz kuni 1,14 THz, püstitades 3 dB ribalaiuse rekordi sagedusel 997 GHz, mis on kaks korda suurem kui praegune rekord. See läbimurre on omistatav plasmamodulaatorite optimeeritud disainile, mis avab täiesti uue ruumi tulevastele teraherts-fotooniliste integraallülitustele (PIC-idele).
Praegu tugineb traadita side peamiselt mikrolainetele ja millimeeterlainetele, kuid nende sagedusribade spektriressursid on kipuvad olema küllastunud. Kuigi optilisel sidel on suur ribalaius, ei saa seda otse kasutada traadita edastuseks vabas ruumis. Seetõttu peetakse THz-sidet "kuldseks sillaks", mis ühendab traadita ja fiiberoptilisi võrke, pakkudes ideaalset lahendust 6G ja kiiremate sidesüsteemide jaoks. Probleem seisneb selles, et olemasolevate elektrooptiliste modulaatorite (näiteksLiNbO₃ modulaator, InGaAs ja ränipõhised materjalid) THz-sagedusalas on kaugeltki ebapiisav. Signaali sumbumine on ilmne. Tööribalaius on vaid umbes 14 GHz ja maksimaalne kandesagedus on vaid 100 GHz, mis on kaugel THz-side jaoks vajalike standardite täitmisest. Selles artiklis on teadlased välja töötanud uue plasmapõhise modulaatori, suurendades edukalt 3 dB ribalaiust 997 GHz-ni, mis on kaks korda suurem kui praegune rekord, nagu on näidatud joonisel 1. See läbimurre mitte ainult ei murra traditsiooniliste tehnoloogiate piiranguid, vaid avardab ka THz-side edasise arengu teed!
Joonis 1. Plasma elektrooptiline modulaator THz ribalaiusega
Selle uut tüüpi modulaatori peamine läbimurre peitub kõrgtehnoloogias, mida nimetatakse "plasmaefektiks". Kujutage ette, et kui valgus paistab metalli nanostruktuuri pinnale, resoneerub see materjali elektronidega – elektronid võnguvad valguse mõjul kollektiivselt, moodustades erilise laine. Just see kõikumine võimaldab...modulaatoroptiliste signaalide äärmiselt suure efektiivsusega manipuleerimiseks. Eksperimentaalsed tulemused näitavad, et modulaatoril on head modulatsiooniomadused alalisvoolu (DC) kuni 1,14 THz vahemikus ja stabiilne võimendus sagedusalas 500 GHz kuni 800 GHz.
Modulaatori töömehhanismi põhjalikuks uurimiseks koostas uurimisrühm detailse ekvivalentvooluahela mudeli ja analüüsis simulatsiooni abil erinevate struktuuriparameetrite mõju modulaatori jõudlusele. Eksperimentaalsed tulemused on teoreetilise mudeliga heas kooskõlas, kinnitades veelgi modulaatori efektiivsust ja stabiilsust. Lisaks on teadlased välja pakkunud täiustuskava. Eeldatakse, et optimeeritud disaini abil võib selle modulaatori töösagedus tulevikus ületada 1 THz ja ulatuda isegi üle 2 THz!
See uuring näitab plasma suurt potentsiaalielektrooptilised modulaatoridTHz-kommunikatsioonis ja footonintegraallülitustes (PIC-ides). See seade, millel on ülilairibaühenduse, kõrge efektiivsuse ja integreeritavuse omadused, pakub täiesti uut lahendust THz-signaali modulatsiooniks. Tulevikus, seadme disaini ja tootmisprotsesside edasise optimeerimisega, eeldatakse, et plasmamodulaatorite töösagedus ületab 2 THz, saavutades suurema andmeedastuskiiruse ja laiema spektri katvuse. THz-ajastu tulek tähendab mitte ainult kiiremat andmeedastust ja täpsemaid tuvastamisvõimalusi, vaid soodustab ka mitmete valdkondade, näiteks traadita side, optilise andmetöötluse ja intelligentse tuvastamise sügavat integratsiooni. Plasmaelektrooptiliste modulaatorite läbimurre võib saada võtmeetapiks THz-tehnoloogia arendamisel, luues aluse tulevase infoühiskonna kiirele ühendamisele.
Postituse aeg: 09.06.2025