Нови ултраширокопојасни 997GHzелектрооптички модулатор
Нови ултраширокопојасни електрооптички модулатор поставио је рекорд пропусног опсега од 997 GHz
Недавно је истраживачки тим у Цириху, у Швајцарској, успешно развио ултраширокопојасни електрооптички модулатор који ради на фреквенцијама у распону од 10 MHz до 1,14 THz, поставивши рекорд пропусног опсега од 3 dB на 997 GHz, што је двоструко више од тренутног рекорда. Овај пробој се приписује оптимизованом дизајну плазма модулатора, отварајући потпуно нови простор за будућа терахерцна фотонска интегрисана кола (PIC).
Тренутно, бежична комуникација се углавном ослања на микроталасе и милиметарске таласе, али спектрални ресурси ових фреквентних опсега имају тенденцију да буду засићени. Иако оптичка комуникација има велики пропусни опсег, не може се директно користити за бежични пренос у слободном простору. Стога се THz комуникација сматра „златним мостом“ који повезује бежичне и оптичке мреже, пружајући идеално решење за 6G и комуникационе системе већих брзина. Проблем лежи у томе што су перформансе постојећих електрооптичких модулатора (као што суLiNbO₃ модулатор, InGaAs и материјали на бази силицијума) у THz фреквентном опсегу је далеко од довољног. Слабљење сигнала је очигледно. Радни пропусни опсег је само око 14 GHz, а максимална носећа фреквенција је само 100 GHz, што је далеко од испуњавања стандарда потребних за THz комуникацију. У овом чланку, истраживачи су развили нови модулатор на бази плазме, успешно повећавајући пропусни опсег од 3 dB на 997 GHz, што је двоструко више од тренутног рекорда, као што је приказано на слици 1. Овај пробој не само да руши ограничења традиционалних технологија, већ и проширује пут за будући развој THz комуникације!
Слика 1 Плазма електрооптички модулатор са THz пропусним опсегом
Суштински пробој овог новог типа модулатора лежи у високој технологији која се зове „плазма ефекат“. Замислите да када светлост сија на површину металне наноструктуре, она резонује са електронима у материјалу – електрони осцилују колективно покретани светлошћу, формирајући посебну врсту таласа. Управо та флуктуација омогућава...модулаторда манипулише оптичким сигналима са изузетно високом ефикасношћу. Експериментални резултати показују да модулатор показује добре модулационе карактеристике у опсегу од једносмерне струје (DC) до 1,14 THz и има стабилно појачање у фреквентном опсегу од 500 GHz до 800 GHz.
Да би детаљно проучили механизам рада модулатора, истраживачки тим је конструисао детаљан еквивалентни модел кола и анализирао утицај различитих структурних параметара на перформансе модулатора кроз симулацију. Експериментални резултати су у доброј сагласности са теоријским моделом, што додатно потврђује ефикасност и стабилност модулатора. Поред тога, истраживачи су предложили план побољшања. Очекује се да ће, кроз оптимизован дизајн, радна фреквенција овог модулатора у будућности моћи да пређе 1THz, па чак и достигне преко 2THz!
Ова студија показује велики потенцијал плазмеелектрооптички модулаториу THz комуникацији и фотонским интегрисаним колима (PIC). Овај уређај, са својим карактеристикама ултрашироког опсега, високе ефикасности и интеграбилности, пружа потпуно ново решење за THz модулацију сигнала. У будућности, са даљом оптимизацијом процеса дизајна и производње уређаја, очекује се да ће радна фреквенција плазма модулатора премашити 2 THz, постижући веће брзине преноса података и шири спектрални покривај. Долазак THz ере не само да значи бржи пренос података и прецизније могућности детекције, већ ће такође промовисати дубоку интеграцију вишеструких области као што су бежична комуникација, оптичко рачунарство и интелигентна детекција. Пробој плазма електрооптичких модулатора може постати кључни корак који води развој THz технологије, пружајући основу за брзу међусобну повезаност будућег информационог друштва.
Време објаве: 09. јун 2025.