Nije ultra-breedbân 997GHzelektro-optyske modulator
In nije ultra-breedbân elektro-optyske modulator hat in bânbreedterekord fan 997GHz set.
Koartlyn hat in ûndersyksteam yn Zürich, Switserlân, mei súkses in ultra-breedbân elektro-optyske modulator ûntwikkele dy't wurket op frekwinsjes fariearjend fan 10 MHz oant 1,14 THz, en in rekord fan 3 dB bânbreedte set op 997 GHz, wat twa kear it hjoeddeistige rekord is. Dizze trochbraak wurdt taskreaun oan it optimalisearre ûntwerp fan plasmamodulatoren, wêrtroch in nije romte ûntstiet foar takomstige terahertz fotonyske yntegreare circuits (PIC's).
Op it stuit is draadloze kommunikaasje benammen ôfhinklik fan mikrogolven en millimeterweagen, mar de spektrumboarnen fan dizze frekwinsjebannen binne faak verzadigd. Hoewol optyske kommunikaasje in grutte bânbreedte hat, kin it net direkt brûkt wurde foar draadloze oerdracht yn frije romte. Dêrom wurdt THz-kommunikaasje beskôge as de "gouden brêge" dy't draadloze en glêstriednetwurken ferbynt, en biedt in ideale oplossing foar 6G en hegere kommunikaasjesystemen. It probleem leit yn it feit dat de prestaasjes fan besteande elektro-optyske modulatoren (lykasLiNbO₃-modulator, InGaAs, en materialen op basis fan silisium) yn 'e THz-frekwinsjebân is fier fan genôch. De sinjaalferswakking is dúdlik. De wurkbânbreedte is mar sawat 14 GHz en de maksimale dragerfrekwinsje is mar 100 GHz, wat fier fan 'e noarmen foar THz-kommunikaasje foldocht. Yn dit artikel hawwe ûndersikers in nije plasma-basearre modulator ûntwikkele, dy't de 3 dB-bânbreedte mei súkses ferhege hat nei 997 GHz, wat twa kear it hjoeddeistige rekord is, lykas te sjen is yn figuer 1. Dizze trochbraak brekt net allinich de beheiningen fan tradisjonele technologyen, mar ferbreedt ek it paad foar de takomstige ûntwikkeling fan THz-kommunikaasje!
Figuer 1 Plasma elektro-optyske modulator mei THz-bânbreedte
De kearntrochbraak fan dit nije type modulator leit yn 'e hege technology dy't "plasma-effekt" neamd wurdt. Stel jo foar dat as ljocht op it oerflak fan in metalen nanostruktuer skynt, it resonearret mei de elektroanen yn it materiaal - de elektroanen oscillere kollektyf oandreaun troch it ljocht, wêrtroch't in spesjaal soarte weach ûntstiet. It is krekt dizze fluktuaasje dy't de ... mooglik makket.modulatorom optyske sinjalen te manipulearjen mei ekstreem hege effisjinsje. De eksperimintele resultaten litte sjen dat de modulator goede modulaasjekarakteristiken sjen lit binnen it berik fan DC (gelykstroom) oant 1,14 THz en in stabile fersterking hat yn 'e frekwinsjebân fan 500 GHz oant 800 GHz.
Om it wurkmeganisme fan 'e modulator djip te bestudearjen, hat it ûndersyksteam in detaillearre lykweardige sirkwymodel boud en de ynfloed fan ferskate strukturele parameters op 'e prestaasjes fan' e modulator analysearre troch simulaasje. De eksperimintele resultaten binne yn goede oerienkomst mei it teoretyske model, wat de effisjinsje en stabiliteit fan 'e modulator fierder ferifiearret. Derneist hawwe ûndersikers in ferbetterplan foarsteld. Der wurdt ferwachte dat troch optimalisearre ûntwerp de wurkfrekwinsje fan dizze modulator yn 'e takomst mear as 1THz kin berikke, en sels mear as 2THz kin berikke!
Dizze stúdzje lit it grutte potinsjeel fan plasma sjenelektro-optyske modulatorenyn THz-kommunikaasje en fotonyske yntegreare circuits (PIC's). Dit apparaat, mei syn skaaimerken fan ultra-breedbân, hege effisjinsje en yntegreerberens, biedt in gloednije oplossing foar THz-sinjaalmodulaasje. Yn 'e takomst, mei de fierdere optimalisaasje fan apparaatûntwerp en produksjeprosessen, wurdt ferwachte dat de wurkfrekwinsje fan plasmamodulatoren mear as 2 THz sil wêze, wêrtroch hegere datasnelheden en bredere spektrumdekking berikt wurde. De komst fan it THz-tiidrek betsjut net allinich fluggere gegevensoerdracht en krektere sensormooglikheden, mar sil ek de djippe yntegraasje fan meardere fjilden lykas draadloze kommunikaasje, optyske kompjûters en yntelliginte deteksje befoarderje. De trochbraak fan plasma-elektro-optyske modulatoren kin in wichtige stap wurde dy't liedt ta de ûntwikkeling fan THz-technology, en in basis leit foar de hege-snelheidsferbining fan 'e takomstige ynformaasjemaatskippij.
Pleatsingstiid: 9 juny 2025