Novi ultraširokopojasni 997GHzelektrooptički modulator
Novi ultraširokopojasni elektrooptički modulator postavio je rekord propusnosti od 997 GHz
Nedavno je istraživački tim u Zürichu u Švicarskoj uspješno razvio ultraširokopojasni elektrooptički modulator koji radi na frekvencijama u rasponu od 10 MHz do 1,14 THz, postavivši rekord propusnosti od 3 dB na 997 GHz, što je dvostruko više od trenutnog rekorda. Ovaj proboj pripisuje se optimiziranom dizajnu plazma modulatora, otvarajući potpuno novi prostor za buduće terahercne fotonske integrirane krugove (PIC).
Trenutno se bežična komunikacija uglavnom oslanja na mikrovalove i milimetarske valove, ali spektralni resursi ovih frekvencijskih pojaseva obično su zasićeni. Iako optička komunikacija ima veliku propusnost, ne može se izravno koristiti za bežični prijenos u slobodnom prostoru. Stoga se THz komunikacija smatra "zlatnim mostom" koji povezuje bežične i optičke mreže, pružajući idealno rješenje za 6G i komunikacijske sustave većih brzina. Problem leži u tome što su performanse postojećih elektrooptičkih modulatora (kao što suLiNbO₃ modulator, InGaAs i materijali na bazi silicija) u THz frekvencijskom pojasu daleko su od dovoljnih. Slabljenje signala je očito. Radna propusnost je samo oko 14 GHz, a maksimalna noseća frekvencija je samo 100 GHz, što je daleko od zadovoljavanja standarda potrebnih za THz komunikaciju. U ovom članku, istraživači su razvili novi modulator na bazi plazme, uspješno povećavajući propusnost od 3 dB na 997 GHz, što je dvostruko više od trenutnog rekorda, kao što je prikazano na slici 1. Ovaj proboj ne samo da ruši ograničenja tradicionalnih tehnologija, već i proširuje put za budući razvoj THz komunikacije!
Slika 1 Elektrooptički modulator plazme s THz propusnošću
Ključni proboj ove nove vrste modulatora leži u visokoj tehnologiji nazvanoj "plazma efekt". Zamislite da kada svjetlost obasja površinu metalne nanostrukture, ona rezonira s elektronima u materijalu - elektroni osciliraju kolektivno pokretani svjetlošću, tvoreći posebnu vrstu vala. Upravo ta fluktuacija omogućujemodulatormanipulirati optičkim signalima s izuzetno visokom učinkovitošću. Eksperimentalni rezultati pokazuju da modulator pokazuje dobre modulacijske karakteristike u rasponu od istosmjerne struje (DC) do 1,14 THz i ima stabilno pojačanje u frekvencijskom pojasu od 500 GHz do 800 GHz.
Kako bi dublje proučili mehanizam rada modulatora, istraživački tim je konstruirao detaljan ekvivalentni model kruga i analizirao utjecaj različitih strukturnih parametara na performanse modulatora putem simulacije. Eksperimentalni rezultati su u dobrom skladu s teorijskim modelom, što dodatno potvrđuje učinkovitost i stabilnost modulatora. Osim toga, istraživači su predložili plan poboljšanja. Očekuje se da će optimiziranim dizajnom radna frekvencija ovog modulatora u budućnosti moći premašiti 1THz, pa čak i doseći preko 2THz!
Ova studija pokazuje veliki potencijal plazmeelektrooptički modulatoriu THz komunikaciji i fotonskim integriranim krugovima (PIC). Ovaj uređaj, sa svojim karakteristikama ultraširokopojasnog frekventnog opsega, visoke učinkovitosti i integrabilnosti, pruža potpuno novo rješenje za THz modulaciju signala. U budućnosti, s daljnjom optimizacijom dizajna i proizvodnih procesa uređaja, očekuje se da će radna frekvencija plazma modulatora premašiti 2 THz, postižući veće brzine prijenosa podataka i širu pokrivenost spektra. Dolazak THz ere ne znači samo brži prijenos podataka i točnije mogućnosti očitavanja, već će i potaknuti duboku integraciju više područja kao što su bežična komunikacija, optičko računarstvo i inteligentna detekcija. Proboj plazma elektrooptičkih modulatora mogao bi postati ključni korak u razvoju THz tehnologije, pružajući temelj za brzu međusobnu povezanost budućeg informacijskog društva.
Vrijeme objave: 09.06.2025.