Nuwe ultra-wyeband 997GHzelektro-optiese modulator
'n Nuwe ultra-wyeband elektro-optiese modulator het 'n bandwydte-rekord van 997 GHz opgestel.
Onlangs het 'n navorsingspan in Zürich, Switserland, suksesvol 'n ultra-wyeband elektro-optiese modulator ontwikkel wat werk teen frekwensies wat wissel van 10 MHz tot 1.14 THz, wat 'n 3 dB bandwydte-rekord opstel teen 997 GHz, wat dubbel die huidige rekord is. Hierdie deurbraak word toegeskryf aan die geoptimaliseerde ontwerp van plasmamodulators, wat 'n splinternuwe ruimte vir toekomstige terahertz fotoniese geïntegreerde stroombane (PIC's) oopmaak.
Tans maak draadlose kommunikasie hoofsaaklik staat op mikrogolwe en millimetergolwe, maar die spektrumbronne van hierdie frekwensiebande is geneig om versadig te wees. Alhoewel optiese kommunikasie 'n groot bandwydte het, kan dit nie direk vir draadlose oordrag in vrye ruimte gebruik word nie. Daarom word THz-kommunikasie beskou as die "goue brug" wat draadlose en veseloptiese netwerke verbind, wat 'n ideale oplossing bied vir 6G en hoër-tempo kommunikasiestelsels. Die probleem lê daarin dat die werkverrigting van bestaande elektro-optiese modulators (soosLiNbO₃-modulator, InGaAs, en silikon-gebaseerde materiale) in die THz-frekwensieband is ver van voldoende. Die seinverswakking is voor die hand liggend. Die werkbandwydte is slegs ongeveer 14 GHz en die maksimum draerfrekwensie is slegs 100 GHz, wat ver van die standaarde vir THz-kommunikasie voldoen. In hierdie artikel het navorsers 'n nuwe plasma-gebaseerde modulator ontwikkel wat die 3 dB-bandwydte suksesvol tot 997 GHz verhoog, wat twee keer die huidige rekord is, soos getoon in Figuur 1. Hierdie deurbraak breek nie net die beperkings van tradisionele tegnologieë nie, maar verbreed ook die pad vir die toekomstige ontwikkeling van THz-kommunikasie!
Figuur 1 Plasma elektro-optiese modulator met THz bandwydte
Die kerndeurbraak van hierdie nuwe tipe modulator lê in die hoëtegnologie genaamd "plasma-effek". Stel jou voor dat wanneer lig op die oppervlak van 'n metaal-nanostruktuur skyn, dit met die elektrone in die materiaal resoneer – die elektrone ossilleer gesamentlik, aangedryf deur die lig, en vorm 'n spesiale soort golf. Dit is juis hierdie fluktuasie wat die ... moontlik maak.modulatorom optiese seine met uiters hoë doeltreffendheid te manipuleer. Die eksperimentele resultate toon dat die modulator goeie modulasie-eienskappe binne die reeks van GS (gelykstroom) tot 1.14 THz vertoon en stabiele wins in die frekwensieband van 500 GHz tot 800 GHz het.
Om die werkingsmeganisme van die modulator diepgaande te bestudeer, het die navorsingspan 'n gedetailleerde ekwivalente stroombaanmodel gebou en die invloed van verskillende strukturele parameters op die werkverrigting van die modulator deur middel van simulasie geanaliseer. Die eksperimentele resultate stem goed ooreen met die teoretiese model, wat die doeltreffendheid en stabiliteit van die modulator verder verifieer. Daarbenewens het navorsers 'n verbeteringsplan voorgestel. Daar word verwag dat die bedryfsfrekwensie van hierdie modulator deur middel van geoptimaliseerde ontwerp in die toekoms 1THz kan oorskry, en selfs meer as 2THz kan bereik!
Hierdie studie demonstreer die groot potensiaal van plasmaelektro-optiese modulatorsin THz-kommunikasie en fotoniese geïntegreerde stroombane (PIC's). Hierdie toestel, met sy eienskappe van ultrawyeband, hoë doeltreffendheid en integreerbaarheid, bied 'n splinternuwe oplossing vir THz-seinmodulasie. In die toekoms, met die verdere optimalisering van toestelontwerp en vervaardigingsprosesse, word verwag dat die bedryfsfrekwensie van plasmamodulators 2 THz sal oorskry, wat hoër datatempo's en wyer spektrumdekking sal bereik. Die koms van die THz-era beteken nie net vinniger data-oordrag en meer akkurate waarnemingsvermoëns nie, maar sal ook die diep integrasie van verskeie velde soos draadlose kommunikasie, optiese berekening en intelligente opsporing bevorder. Die deurbraak van plasma-elektro-optiese modulators kan 'n sleutelstap word wat die ontwikkeling van THz-tegnologie lei, wat 'n fondament bied vir die hoëspoed-interkonneksie van die toekomstige inligtingsamelewing.
Plasingstyd: 9 Junie 2025