Neien Ultra-Breitband 997GHzelektrooptesche Modulator
En neien ultra-breetbandegen elektroopteschen Modulator huet e Bandbreetrekord vun 997 GHz opgestallt.
Viru kuerzem huet e Fuerschungsteam zu Zürich an der Schwäiz erfollegräich en ultrabreetbandegen elektroopteschen Modulator entwéckelt, deen op Frequenzen tëscht 10 MHz an 1,14 THz funktionéiert, an domat e Bandbreetrekord vun 3 dB bei 997 GHz opgestallt huet, wat duebel sou héich ass wéi den aktuellen Rekord. Dësen Duerchbroch gëtt dem optiméierten Design vu Plasmamodulatoren zougeschriwwen, wat e ganz neie Raum fir zukünfteg Terahertz-photonesch integréiert Schaltungen (PICs) opmécht.
Aktuell baséiert drahtlos Kommunikatioun haaptsächlech op Mikrowellen a Millimeterwellen, awer d'Spektrumressourcen vun dëse Frequenzbänner si meeschtens gesättigt. Obwuel optesch Kommunikatioun eng grouss Bandbreet huet, kann se net direkt fir drahtlos Iwwerdroung am fräie Raum benotzt ginn. Dofir gëtt THz-Kommunikatioun als déi "gëlle Bréck" ugesinn, déi drahtlos a Glasfasernetzwierker verbënnt a sou eng ideal Léisung fir 6G a méi héichgeschwindeg Kommunikatiounssystemer bitt. De Problem läit doran, datt d'Leeschtung vun existente elektrooptesche Modulatoren (wéi z. B.LiNbO₃ Modulator, InGaAs, a Materialien op Siliziumbasis) am THz-Frequenzband ass wäit ewech vun ausreechend. D'Signaldämpfung ass offensichtlech. D'Aarbechtsbandbreet ass nëmmen ongeféier 14 GHz an déi maximal Trägerfrequenz ass nëmmen 100 GHz, wat wäit ewech ass vun den Normen, déi fir THz-Kommunikatioun erfuerderlech sinn. An dësem Artikel hunn d'Fuerscher en neie Plasma-baséierte Modulator entwéckelt, deen d'3 dB Bandbreet erfollegräich op 997 GHz erhéicht huet, wat duebel sou vill ass wéi den aktuellen Rekord, wéi an der Figur 1 gewisen. Dësen Duerchbroch brécht net nëmmen d'Limiten vun traditionellen Technologien, mä erweidert och de Wee fir déi zukünfteg Entwécklung vun der THz-Kommunikatioun!
Figur 1 Plasma-elektrooptesche Modulator mat THz-Bandbreet
Den zentralen Duerchbroch vun dëser neier Aart vu Modulator läit an der High-Tech-Technologie, déi "Plasma-Effekt" genannt gëtt. Stellt Iech vir, datt wann Liicht op d'Uewerfläch vun enger Metall-Nanostruktur schéngt, et mat den Elektronen am Material resonéiert - d'Elektronen oszilléieren kollektiv, ugedriwwe vum Liicht, a bilden eng speziell Aart vu Well. Et ass genee dës Schwankung, déi et erméiglecht,Modulateurfir optesch Signaler mat extrem héijer Effizienz ze manipuléieren. Déi experimentell Resultater weisen datt de Modulator gutt Modulatiounseigenschaften am Beräich vun DC (Gläichstroum) bis 1,14 THz weist an e stabile Gewënn am Frequenzband vu 500 GHz bis 800 GHz huet.
Fir de Funktionsmechanismus vum Modulator grëndlech ze studéieren, huet d'Fuerschungsteam e detailléiert Äquivalentschaltungsmodell konstruéiert an den Afloss vu verschiddene strukturelle Parameteren op d'Leeschtung vum Modulator duerch Simulatioun analyséiert. Déi experimentell Resultater stëmmen gutt mam theoretesche Modell iwwereneen a verifizéieren d'Effizienz an d'Stabilitéit vum Modulator weider. Zousätzlech hunn d'Fuerscher e Verbesserungsplang virgeschloen. Et gëtt erwaart, datt duerch en optiméierten Design d'Betribsfrequenz vun dësem Modulator an Zukunft 1THz iwwerschreide kann, a souguer iwwer 2THz erreechen!
Dës Studie weist dat grousst Potenzial vu Plasmaelektrooptesch Modulatorenan der THz-Kommunikatioun a photonesch integréierte Schaltungen (PICs). Dësen Apparat, mat senge Charakteristike vun Ultrabreetband, héijer Effizienz an Integréierbarkeet, bitt eng ganz nei Léisung fir d'THz-Signalmodulatioun. An der Zukunft, mat der weiderer Optimiséierung vum Apparatdesign a vun de Fabrikatiounsprozesser, gëtt erwaart, datt d'Betribsfrequenz vu Plasmamodulatoren 2 THz iwwerschreit, wat zu méi héijen Datenraten an enger méi breeder Spektrumofdeckung féiert. Den Opkomme vun der THz-Ära bedeit net nëmmen eng méi séier Dateniwwerdroung a méi präzis Sensorfäegkeeten, mee wäert och déi déif Integratioun vu verschiddene Beräicher wéi drahtlos Kommunikatioun, optesch Berechnung an intelligent Detektioun förderen. Den Duerchbroch vu Plasma-elektrooptesche Modulatoren kéint e Schlësselschratt fir d'Entwécklung vun der THz-Technologie ginn an eng Basis fir déi héichgeschwindeg Verbindung vun der zukünfteger Informatiounsgesellschaft leeën.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 09. Juni 2025