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 propusnog opsega 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 opsega imaju tendenciju da budu zasićeni. Iako optička komunikacija ima veliki propusni opseg, ne može se direktno 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 sisteme većih brzina. Problem leži u tome što su performanse postojećih elektrooptičkih modulatora (kao što suLiNbO₃ modulator, InGaAs i materijali na bazi silicija) u THz frekventnom opsegu je daleko od dovoljnog. Slabljenje signala je očigledno. Radni propusni opseg je samo oko 14 GHz, a maksimalna noseća frekvencija je samo 100 GHz, što je daleko od ispunjavanja standarda potrebnih za THz komunikaciju. U ovom članku, istraživači su razvili novi modulator na bazi plazme, uspješno povećavajući propusni opseg 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 sa THz propusnim opsegom
Ključni proboj ovog novog tipa modulatora leži u visokoj tehnologiji koja se naziva "plazma efekat". Zamislite da kada svjetlost sija na površinu metalne nanostrukture, ona rezonira s elektronima u materijalu - elektroni osciliraju kolektivno pokretani svjetlošću, formirajući posebnu vrstu vala. Upravo ta fluktuacija omogućava...modulatormanipulisati optičkim signalima sa izuzetno visokom efikasnošću. Eksperimentalni rezultati pokazuju da modulator pokazuje dobre modulacijske karakteristike u rasponu od DC (jednosmjerne struje) do 1,14 THz i ima stabilno pojačanje u frekvencijskom opsegu od 500 GHz do 800 GHz.
Kako bi dublje proučili mehanizam rada modulatora, istraživački tim je konstruirao detaljan ekvivalentni model kola i analizirao utjecaj različitih strukturnih parametara na performanse modulatora putem simulacije. Eksperimentalni rezultati su u dobrom skladu s teorijskim modelom, što dodatno potvrđuje efikasnost i stabilnost modulatora. Osim toga, istraživači su predložili plan poboljšanja. Očekuje se da će, kroz optimizirani dizajn, radna frekvencija ovog modulatora u budućnosti premašiti 1THz, pa čak i dostići preko 2THz!
Ova studija pokazuje veliki potencijal plazmeelektrooptički modulatoriu THz komunikaciji i fotonskim integriranim kolima (PIC). Ovaj uređaj, sa svojim karakteristikama ultraširokopojasnog opsega, visoke efikasnosti 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 samo da znači brži prijenos podataka i preciznije mogućnosti očitavanja, već će također promovirati duboku integraciju više polja kao što su bežična komunikacija, optičko računarstvo i inteligentna detekcija. Proboj plazma elektrooptičkih modulatora mogao bi postati ključni korak u razvoju THz tehnologije, pružajući osnovu za brzo međusobno povezivanje budućeg informacionog društva.
Vrijeme objave: 09. juni 2025.