Bagong ultra-wideband 997GHzelectro-optic modulator
Isang bagong ultra-wideband electro-optic modulator ang nagtakda ng bandwidth record na 997GHz
Kamakailan, matagumpay na nakabuo ang isang research team sa Zurich, Switzerland, ng ultra-wideband electro-optic modulator na gumagana sa mga frequency mula 10 MHz hanggang 1.14 THz, na nagtatakda ng 3 dB bandwidth record sa 997 GHz, na dalawang beses sa kasalukuyang record. Ang pambihirang tagumpay na ito ay nauugnay sa na-optimize na disenyo ng mga modulator ng plasma, na nagbubukas ng isang bagong-bagong espasyo para sa hinaharap na terahertz photonic integrated circuits (PICs).
Sa kasalukuyan, ang wireless na komunikasyon ay pangunahing umaasa sa mga microwave at millimeter wave, ngunit ang spectrum resources ng mga frequency band na ito ay may posibilidad na maging saturated. Bagama't may malaking bandwidth ang optical communication, hindi ito direktang magagamit para sa wireless transmission sa libreng espasyo. Samakatuwid, ang komunikasyon ng THz ay itinuturing na "gintong tulay" na nagkokonekta sa mga wireless at fiber-optic na network, na nagbibigay ng perpektong solusyon para sa 6G at mas mataas na rate ng mga sistema ng komunikasyon. Ang problema ay nakasalalay sa pagganap ng mga umiiral na electro-optic modulators (tulad ngLiNbO₃ modulator, InGaAs, at mga materyales na nakabatay sa silicon) sa THz frequency band ay malayo sa sapat. Ang pagpapahina ng signal ay halata. Ang gumaganang bandwidth ay halos 14 GHz lamang at ang maximum na dalas ng carrier ay 100 GHz lamang, na malayo sa pagtugon sa mga pamantayang kinakailangan para sa komunikasyong THz. Sa artikulong ito, ang mga mananaliksik ay nakabuo ng isang bagong modulator na nakabatay sa plasma, na matagumpay na nadaragdagan ang 3 dB bandwidth sa 997 GHz, na dalawang beses sa kasalukuyang rekord, tulad ng ipinapakita sa Figure 1. Ang pambihirang tagumpay na ito ay hindi lamang sinisira ang mga limitasyon ng mga tradisyonal na teknolohiya ngunit pinalawak din ang landas para sa hinaharap na pag-unlad ng komunikasyon ng THz!
Figure 1 Plasma electro-optic modulator na may THz bandwidth
Ang pangunahing tagumpay ng bagong uri ng modulator na ito ay nakasalalay sa high-tech na tinatawag na "plasma effect". Isipin na kapag ang liwanag ay kumikinang sa ibabaw ng isang metal na nanostructure, ito ay sumasalamin sa mga electron sa materyal - ang mga electron ay nag-oocillate na sama-samang hinihimok ng liwanag, na bumubuo ng isang espesyal na uri ng alon. Ito ay tiyak na ang pagbabagu-bago na nagbibigay-daan samodulatorupang manipulahin ang mga optical signal na may napakataas na kahusayan. Ang mga eksperimentong resulta ay nagpapakita na ang modulator ay nagpapakita ng magagandang katangian ng modulasyon sa loob ng saklaw ng DC (direktang kasalukuyang) hanggang 1.14 THz at may matatag na pakinabang sa frequency band na 500 GHz hanggang 800 GHz.
Upang malalim na pag-aralan ang mekanismo ng pagtatrabaho ng modulator, ang pangkat ng pananaliksik ay nagtayo ng isang detalyadong katumbas na modelo ng circuit at sinuri ang impluwensya ng iba't ibang mga parameter ng istruktura sa pagganap ng modulator sa pamamagitan ng simulation. Ang mga pang-eksperimentong resulta ay nasa mabuting kasunduan sa teoretikal na modelo, na higit pang nagpapatunay sa kahusayan at katatagan ng modulator. Bilang karagdagan, ang mga mananaliksik ay nagmungkahi ng isang plano sa pagpapabuti. Inaasahan na sa pamamagitan ng na-optimize na disenyo, ang dalas ng pagpapatakbo ng modulator na ito ay maaaring lumampas sa 1THz sa hinaharap, at maabot pa ang higit sa 2THz!
Ang pag-aaral na ito ay nagpapakita ng malaking potensyal ng plasmaelectro-optic modulatorssa THz communication at photonic integrated circuits (PICs). Ang device na ito, kasama ang mga katangian nito ng ultra-wideband, mataas na kahusayan at pagkakaisa, ay nagbibigay ng bagong solusyon para sa THz signal modulation. Sa hinaharap, sa karagdagang pag-optimize ng disenyo ng device at mga proseso ng pagmamanupaktura, inaasahang lalampas sa 2 THz ang operating frequency ng plasma modulators, na makakamit ang mas mataas na rate ng data at mas malawak na saklaw ng spectrum. Ang pagdating ng panahon ng THz ay hindi lamang nangangahulugan ng mas mabilis na paghahatid ng data at mas tumpak na mga kakayahan sa sensing, ngunit magsusulong din ng malalim na pagsasama-sama ng maraming larangan tulad ng wireless na komunikasyon, optical computing, at intelligent detection. Ang pambihirang tagumpay ng plasma electro-optic modulators ay maaaring maging isang mahalagang hakbang na humahantong sa pag-unlad ng teknolohiyang THz, na nagbibigay ng pundasyon para sa mataas na bilis ng pagkakaugnay ng hinaharap na lipunan ng impormasyon.
Oras ng post: Hun-09-2025