Noua bandă ultra-largă de 997 GHzmodulator electro-optic
Un nou modulator electro-optic cu bandă ultra-largă a stabilit un record de lățime de bandă de 997 GHz
Recent, o echipă de cercetare din Zurich, Elveția, a dezvoltat cu succes un modulator electro-optic cu bandă ultra-largă care funcționează la frecvențe cuprinse între 10 MHz și 1,14 THz, stabilind un record de lățime de bandă de 3 dB la 997 GHz, ceea ce reprezintă dublul recordului actual. Această descoperire este atribuită designului optimizat al modulatoarelor cu plasmă, deschizând un spațiu complet nou pentru viitoarele circuite integrate fotonice (PIC) de terahertz.
În prezent, comunicațiile wireless se bazează în principal pe microunde și unde milimetrice, însă resursele spectrale ale acestor benzi de frecvență au avut tendința de a fi saturate. Deși comunicațiile optice au o lățime de bandă mare, nu pot fi utilizate direct pentru transmisii wireless în spațiu liber. Prin urmare, comunicațiile THz sunt considerate „podul de aur” care conectează rețelele wireless și cele cu fibră optică, oferind o soluție ideală pentru sistemele de comunicații 6G și cu rată mai mare. Problema constă în faptul că performanța modulatorilor electro-optici existenți (cum ar fi...)Modulator LiNbO₃, InGaAs și materiale pe bază de siliciu) în banda de frecvență THz este departe de a fi suficientă. Atenuarea semnalului este evidentă. Lățimea de bandă de lucru este de doar aproximativ 14 GHz, iar frecvența purtătoare maximă este de doar 100 GHz, ceea ce este departe de a îndeplini standardele necesare pentru comunicațiile THz. În acest articol, cercetătorii au dezvoltat un nou modulator bazat pe plasmă, crescând cu succes lățimea de bandă de 3 dB la 997 GHz, ceea ce este dublu față de recordul actual, așa cum se arată în Figura 1. Această descoperire nu numai că depășește limitele tehnologiilor tradiționale, dar lărgește și calea pentru dezvoltarea viitoare a comunicațiilor THz!
Figura 1 Modulator electro-optic cu plasmă cu lățime de bandă THz
Principala descoperire a acestui nou tip de modulator constă în tehnologia de înaltă performanță numită „efect de plasmă”. Imaginați-vă că atunci când lumina strălucește pe suprafața unei nanostructuri metalice, aceasta rezonează cu electronii din material - electronii oscilează colectiv, acționați de lumină, formând un tip special de undă. Tocmai această fluctuație permite...modulatorpentru a manipula semnale optice cu o eficiență extrem de ridicată. Rezultatele experimentale arată că modulatorul prezintă caracteristici bune de modulație în intervalul de la curent continuu (DC) la 1,14 THz și are un câștig stabil în banda de frecvență de la 500 GHz la 800 GHz.
Pentru a studia în profunzime mecanismul de funcționare al modulatorului, echipa de cercetare a construit un model detaliat de circuit echivalent și a analizat influența diferiților parametri structurali asupra performanței modulatorului prin simulare. Rezultatele experimentale sunt în bună concordanță cu modelul teoretic, verificând în continuare eficiența și stabilitatea modulatorului. În plus, cercetătorii au propus un plan de îmbunătățire. Se așteaptă ca, printr-un design optimizat, frecvența de funcționare a acestui modulator să poată depăși 1 THz în viitor și chiar să ajungă la peste 2 THz!
Acest studiu demonstrează potențialul imens al plasmeimodulatoare electro-opticeîn comunicațiile THz și circuitele integrate fotonice (PIC). Acest dispozitiv, cu caracteristicile sale de bandă ultra-lată, eficiență ridicată și integrabilitate, oferă o soluție complet nouă pentru modularea semnalului THz. În viitor, odată cu optimizarea suplimentară a proceselor de proiectare și fabricație a dispozitivelor, se așteaptă ca frecvența de funcționare a modulatoarelor cu plasmă să depășească 2 THz, atingând rate de transfer de date mai mari și o acoperire spectrală mai largă. Apariția erei THz nu înseamnă doar o transmisie de date mai rapidă și capacități de detectare mai precise, ci va promova și integrarea profundă a mai multor domenii, cum ar fi comunicațiile wireless, calculul optic și detectarea inteligentă. Descoperirea modulatoarelor electro-optice cu plasmă poate deveni un pas cheie în conducerea dezvoltării tehnologiei THz, oferind o bază pentru interconectarea de mare viteză a viitoarei societăți informaționale.
Data publicării: 09 iunie 2025