Новы звышшырокапалосны 997 ГГцэлектрааптычны мадулятар
Новы звышшырокапалосны электрааптычны мадулятар усталяваў рэкорд прапускной здольнасці ў 997 ГГц
Нядаўна даследчая група ў Цюрыху, Швейцарыя, паспяхова распрацавала звышшырокапалосны электрааптычны мадулятар, які працуе на частотах ад 10 МГц да 1,14 ТГц, усталяваўшы рэкорд паласы прапускання 3 дБ на частаце 997 ГГц, што ўдвая перавышае бягучы рэкорд. Гэты прарыў звязаны з аптымізаванай канструкцыяй плазменных мадулятараў, што адкрывае зусім новую прастору для будучых тэрагерцавых фатонных інтэгральных схем (ІС).
У цяперашні час бесправадная сувязь у асноўным абапіраецца на мікрахвалевыя і міліметровыя хвалі, але спектральныя рэсурсы гэтых частотных дыяпазонаў, як правіла, перасычаныя. Нягледзячы на тое, што аптычная сувязь мае вялікую прапускную здольнасць, яе нельга непасрэдна выкарыстоўваць для бесправадной перадачы ў вольнай прасторы. Таму тэрагерцавая сувязь разглядаецца як «залаты мост», які злучае бесправадныя і валаконна-аптычныя сеткі, забяспечваючы ідэальнае рашэнне для сістэм сувязі 6G і больш высокай хуткасці. Праблема заключаецца ў тым, што прадукцыйнасць існуючых электрааптычных мадулятараў (такіх якМадулятар LiNbO₃, InGaAs і матэрыялы на аснове крэмнію) у тэрагерцавым дыяпазоне частот далёка недастатковыя. Згасанне сігналу відавочнае. Працоўная паласа прапускання складае ўсяго каля 14 ГГц, а максімальная апорная частата — толькі 100 ГГц, што далёка не адпавядае стандартам, неабходным для тэрагерцавай сувязі. У гэтым артыкуле даследчыкі распрацавалі новы плазменны мадулятар, паспяхова павялічыўшы паласу прапускання на 3 дБ да 997 ГГц, што ўдвая перавышае бягучы рэкорд, як паказана на малюнку 1. Гэты прарыў не толькі парушае абмежаванні традыцыйных тэхналогій, але і пашырае шлях для будучага развіцця тэрагерцавай сувязі!
Малюнак 1. Плазменны электрааптычны мадулятар з ТГц-паласой прапускання
Асноўны прарыў гэтага новага тыпу мадулятара заключаецца ў высокай тэхналогіі пад назвай «плазменны эфект». Уявіце, што калі святло падае на паверхню металічнай нанаструктуры, яно рэзануе з электронамі ў матэрыяле — электроны вагаюцца разам, рухаючыся святлом, утвараючы асаблівы тып хвалі. Менавіта гэта ваганне дазваляемадулятарманіпуляваць аптычнымі сігналамі з надзвычай высокай эфектыўнасцю. Эксперыментальныя вынікі паказваюць, што мадулятар мае добрыя характарыстыкі мадуляцыі ў дыяпазоне ад пастаяннага току да 1,14 ТГц і мае стабільны каэфіцыент узмацнення ў дыяпазоне частот ад 500 ГГц да 800 ГГц.
Каб глыбока вывучыць механізм працы мадулятара, даследчая група пабудавала падрабязную мадэль эквівалентнай схемы і прааналізавала ўплыў розных структурных параметраў на прадукцыйнасць мадулятара шляхам мадэлявання. Эксперыментальныя вынікі добра адпавядаюць тэарэтычнай мадэлі, што дадаткова пацвярджае эфектыўнасць і стабільнасць мадулятара. Акрамя таго, даследчыкі прапанавалі план удасканалення. Чакаецца, што дзякуючы аптымізаванай канструкцыі рабочая частата гэтага мадулятара ў будучыні можа перавысіць 1 ТГц і нават дасягнуць больш за 2 ТГц!
Гэта даследаванне дэманструе вялікі патэнцыял плазмыэлектрааптычныя мадулятарыу ТГц сувязі і фатонных інтэгральных схемах (ІС). Гэта прылада, з яе характарыстыкамі звышшырокапалоснай мадуляцыі, высокай эфектыўнасці і інтэграванасці, забяспечвае зусім новае рашэнне для мадуляцыі ТГц сігналу. У будучыні, з далейшай аптымізацыяй працэсаў праектавання і вытворчасці прылад, чакаецца, што рабочая частата плазменных мадулятараў перавысіць 2 ТГц, што дазволіць дасягнуць больш высокіх хуткасцей перадачы дадзеных і больш шырокага ахопу спектру. Надыход эры ТГц азначае не толькі больш хуткую перадачу дадзеных і больш дакладныя магчымасці датчыкаў, але і будзе спрыяць глыбокай інтэграцыі розных абласцей, такіх як бесправадная сувязь, аптычныя вылічэнні і інтэлектуальнае выяўленне. Прарыў плазменных электрааптычных мадулятараў можа стаць ключавым крокам у развіцці ТГц-тэхналогіі, забяспечваючы аснову для высакахуткаснага ўзаемадзеяння будучага інфармацыйнага грамадства.
Час публікацыі: 09 чэрвеня 2025 г.