Nova ultra-larĝbenda 997GHzelektro-optika modulatoro
Nova ultra-larĝbenda elektro-optika modulatoro starigis bendolarĝan rekordon de 997 GHz.
Lastatempe, esplorteamo en Zuriko, Svislando, sukcese evoluigis ultra-larĝbendan elektro-optikan modulatoron, kiu funkcias je frekvencoj intervalantaj de 10 MHz ĝis 1.14 THz, starigante rekordon de 3 dB je 997 GHz, kio estas duoble la nuna rekordo. Ĉi tiu sukceso estas atribuita al la optimumigita dezajno de plasmomodulatoroj, malfermante tute novan spacon por estontaj terahercaj fotonikaj integraj cirkvitoj (PICoj).
Nuntempe, sendrata komunikado ĉefe dependas de mikroondoj kaj milimetraj ondoj, sed la spektraj rimedoj de ĉi tiuj frekvencbendoj tendencas esti saturitaj. Kvankam optika komunikado havas grandan bendlarĝon, ĝi ne povas esti rekte uzata por sendrata dissendo en libera spaco. Tial, THz-komunikado estas konsiderata kiel la "ora ponto" konektanta sendratajn kaj fibro-optikajn retojn, provizante idealan solvon por 6G kaj pli alt-rapidaj komunikaj sistemoj. La problemo kuŝas en tio, ke la rendimento de ekzistantaj elektro-optikaj modulatoroj (kiel ekzemple...LiNbO₃ modulatoro, InGaAs, kaj silicio-bazitaj materialoj) en la THz-frekvencbendo estas malproksima de sufiĉa. La signala atenuiĝo estas evidenta. La labora bendlarĝo estas nur ĉirkaŭ 14 GHz kaj la maksimuma portantofrekvenco estas nur 100 GHz, kio estas malproksima de plenumi la normojn postulatajn por THz-komunikado. En ĉi tiu artikolo, esploristoj evoluigis novan plasmo-bazitan modulatoron, sukcese pliigante la 3 dB-bendlarĝon al 997 GHz, kio estas duoble la nuna rekordo, kiel montrite en Figuro 1. Ĉi tiu sukceso ne nur rompas la limojn de tradiciaj teknologioj, sed ankaŭ plilarĝigas la vojon por la estonta disvolviĝo de THz-komunikado!
Figuro 1 Plasmo-elektro-optika modulatoro kun THz-bendlarĝo
La kerna sukceso de ĉi tiu nova tipo de modulatoro kuŝas en la altteknologio nomata "plasma efiko". Imagu, ke kiam lumo brilas sur la surfacon de metala nanostrukturo, ĝi resonas kun la elektronoj en la materialo - la elektronoj oscilas kolektive, pelataj de la lumo, formante specialan specon de ondo. Ĝuste ĉi tiu fluktuo ebligas la...modulatoromanipuli optikajn signalojn kun ekstreme alta efikeco. La eksperimentaj rezultoj montras, ke la modulatoro montras bonajn moduladajn karakterizaĵojn ene de la gamo de kontinua kurento (DC) ĝis 1.14 THz kaj havas stabilan gajnon en la frekvencbendo de 500 GHz ĝis 800 GHz.
Por profunde studi la funkcian mekanismon de la modulatoro, la esplorteamo konstruis detalan ekvivalentan cirkvitan modelon kaj analizis la influon de diversaj strukturaj parametroj sur la funkciadon de la modulatoro per simulado. La eksperimentaj rezultoj bone kongruas kun la teoria modelo, plue konfirmante la efikecon kaj stabilecon de la modulatoro. Krome, esploristoj proponis plibonigan planon. Oni atendas, ke per optimumigita dezajno, la funkcia frekvenco de ĉi tiu modulatoro povos superi 1 THz en la estonteco, kaj eĉ atingi pli ol 2 THz!
Ĉi tiu studo montras la grandan potencialon de plasmoelektro-optikaj modulatorojen THz-komunikado kaj fotonikaj integraj cirkvitoj (PICoj). Ĉi tiu aparato, kun siaj karakterizaĵoj de ultra-larĝbenda, alta efikeco kaj integrebleco, provizas tute novan solvon por THz-signalmodulado. Estonte, kun la plia optimumigo de aparata dezajno kaj fabrikadaj procezoj, la funkcia frekvenco de plasmomoduliloj estas atendata superi 2 THz, atingante pli altajn datenrapidecojn kaj pli larĝan spektran kovron. La apero de la THz-epoko ne nur signifas pli rapidan datentransdonon kaj pli precizajn sensajn kapablojn, sed ankaŭ antaŭenigos la profundan integriĝon de pluraj kampoj kiel sendrata komunikado, optika komputado kaj inteligenta detekto. La sukceso de plasmaj elektro-optikaj moduliloj povus fariĝi ŝlosila paŝo gvidanta la disvolviĝon de THz-teknologio, provizante fundamenton por la altrapida interkonekto de la estonta informa socio.
Afiŝtempo: 9-a de junio 2025