Naujas itin plataus dažnio 997 GHzelektrooptinis moduliatorius
Naujas itin plataus dažnių diapazono elektrooptinis moduliatorius pasiekė 997 GHz pralaidumo rekordą.
Neseniai Ciuricho (Šveicarija) tyrimų komanda sėkmingai sukūrė itin plačiajuostį elektrooptinį moduliatorių, veikiantį dažnių diapazone nuo 10 MHz iki 1,14 THz, pasiekdama 3 dB pralaidumo rekordą ties 997 GHz, kuris yra dvigubai didesnis už dabartinį rekordą. Šis proveržis siejamas su optimizuotu plazminių moduliatorių dizainu, atveriančiu visiškai naują erdvę būsimiems terahercų fotoniniams integriniams grandynams (PIC).
Šiuo metu belaidis ryšys daugiausia remiasi mikrobangomis ir milimetrinėmis bangomis, tačiau šių dažnių juostų spektro ištekliai yra linkę būti perpildyti. Nors optinis ryšys pasižymi dideliu pralaidumu, jo negalima tiesiogiai naudoti belaidžiam perdavimui laisvoje erdvėje. Todėl THz ryšys laikomas „auksiniu tiltu“, jungiančiu belaidžius ir šviesolaidinius tinklus, idealiai tinkančiu 6G ir didesnės spartos ryšio sistemoms. Problema ta, kad esamų elektrooptinių moduliatorių (pvz.,LiNbO₃ moduliatorius, InGaAs ir silicio pagrindu pagamintų medžiagų) THz dažnių juostoje toli gražu nepakanka. Signalo slopinimas akivaizdus. Darbinis pralaidumas yra tik apie 14 GHz, o maksimalus nešlio dažnis – tik 100 GHz, o tai toli gražu neatitinka THz ryšiui keliamų standartų. Šiame straipsnyje tyrėjai sukūrė naują plazmos pagrindu veikiantį moduliatorių, sėkmingai padidindami 3 dB pralaidumą iki 997 GHz, tai yra dvigubai daugiau nei dabartinis rekordas, kaip parodyta 1 paveiksle. Šis proveržis ne tik panaikina tradicinių technologijų apribojimus, bet ir praplečia THz ryšio plėtros kelią ateityje!
1 pav. Plazminis elektrooptinis moduliatorius su THz pralaidumu
Pagrindinis šio naujo tipo moduliatoriaus proveržis slypi aukštojoje technologijoje, vadinamoje „plazmos efektu“. Įsivaizduokite, kad šviesai apšviečiant metalo nanostruktūros paviršių, ji rezonuoja su medžiagoje esančiais elektronais – elektronai, veikiami šviesos, kolektyviai svyruoja, sudarydami ypatingą bangą. Būtent šis svyravimas leidžia...moduliatoriusmanipuliuoti optiniais signalais itin dideliu efektyvumu. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad moduliatorius pasižymi geromis moduliacijos charakteristikomis diapazone nuo nuolatinės srovės iki 1,14 THz ir turi stabilų stiprinimą dažnių juostoje nuo 500 GHz iki 800 GHz.
Siekdama nuodugniai ištirti moduliatoriaus veikimo mechanizmą, tyrėjų komanda sukūrė išsamų ekvivalentinės grandinės modelį ir modeliavimo būdu išanalizavo skirtingų struktūrinių parametrų įtaką moduliatoriaus veikimui. Eksperimentiniai rezultatai gerai atitinka teorinį modelį, dar labiau patvirtindami moduliatoriaus efektyvumą ir stabilumą. Be to, tyrėjai pasiūlė tobulinimo planą. Tikimasi, kad optimizavus konstrukciją, šio moduliatoriaus veikimo dažnis ateityje gali viršyti 1 THz ir net pasiekti daugiau nei 2 THz!
Šis tyrimas rodo didelį plazmos potencialą.elektrooptiniai moduliatoriaiTHz ryšio ir fotoninių integrinių grandynų (PIC) srityse. Šis įrenginys, pasižymintis itin plačiajuosčiu ryšiu, dideliu efektyvumu ir integruojamumu, siūlo visiškai naują THz signalo moduliacijos sprendimą. Ateityje, toliau optimizuojant įrenginių projektavimo ir gamybos procesus, tikimasi, kad plazminių moduliatorių veikimo dažnis viršys 2 THz, taip pasiekus didesnę duomenų perdavimo spartą ir platesnę spektro aprėptį. THz eros atsiradimas reiškia ne tik greitesnį duomenų perdavimą ir tikslesnes jutimo galimybes, bet ir skatins gilų kelių sričių, tokių kaip belaidis ryšys, optiniai skaičiavimai ir intelektualus aptikimas, integraciją. Plazminių elektrooptinių moduliatorių proveržis gali tapti pagrindiniu žingsniu plėtojant THz technologiją, sudarant pagrindą didelės spartos sujungimui būsimoje informacinėje visuomenėje.
Įrašo laikas: 2025 m. birželio 9 d.