Nova banda ultraampla de 997 GHzmodulador electroòptic
Un nou modulador electroòptic de banda ultra ampla ha establert un rècord d'amplada de banda de 997 GHz
Recentment, un equip de recerca a Zuric, Suïssa, ha desenvolupat amb èxit un modulador electroòptic de banda ultra ampla que funciona a freqüències que van des dels 10 MHz fins als 1,14 THz, establint un rècord d'amplada de banda de 3 dB a 997 GHz, que és el doble del rècord actual. Aquest avenç s'atribueix al disseny optimitzat dels moduladors de plasma, obrint un espai completament nou per als futurs circuits integrats fotònics (PIC) de terahertz.
Actualment, la comunicació sense fil es basa principalment en microones i ones mil·limètriques, però els recursos de l'espectre d'aquestes bandes de freqüència han tendit a estar saturats. Tot i que la comunicació òptica té un gran ample de banda, no es pot utilitzar directament per a la transmissió sense fil en espai lliure. Per tant, la comunicació THz es considera el "pont daurat" que connecta les xarxes sense fil i de fibra òptica, proporcionant una solució ideal per a sistemes de comunicació 6G i de velocitat superior. El problema rau en el rendiment dels moduladors electroòptics existents (com araModulador de LiNbO₃, InGaAs i materials basats en silici) a la banda de freqüència THz està lluny de ser suficient. L'atenuació del senyal és òbvia. L'amplada de banda de treball és de només uns 14 GHz i la freqüència portadora màxima és de només 100 GHz, cosa que està lluny de complir els estàndards requerits per a la comunicació THz. En aquest article, els investigadors han desenvolupat un nou modulador basat en plasma, augmentant amb èxit l'amplada de banda de 3 dB a 997 GHz, que és el doble del rècord actual, com es mostra a la Figura 1. Aquest avenç no només trenca les limitacions de les tecnologies tradicionals, sinó que també amplia el camí per al desenvolupament futur de la comunicació THz!
Figura 1 Modulador electroòptic de plasma amb amplada de banda de THz
El principal avenç d'aquest nou tipus de modulador rau en l'alta tecnologia anomenada "efecte plasma". Imagineu-vos que quan la llum brilla sobre la superfície d'una nanoestructura metàl·lica, ressona amb els electrons del material: els electrons oscil·len col·lectivament impulsats per la llum, formant un tipus especial d'ona. És precisament aquesta fluctuació la que permet que...moduladorper manipular senyals òptics amb una eficiència extremadament alta. Els resultats experimentals mostren que el modulador presenta bones característiques de modulació dins del rang de CC (corrent continu) a 1,14 THz i té un guany estable a la banda de freqüència de 500 GHz a 800 GHz.
Per estudiar a fons el mecanisme de funcionament del modulador, l'equip de recerca va construir un model detallat de circuit equivalent i va analitzar la influència de diferents paràmetres estructurals en el rendiment del modulador mitjançant simulació. Els resultats experimentals concorden amb el model teòric, cosa que verifica encara més l'eficiència i l'estabilitat del modulador. A més, els investigadors han proposat un pla de millora. S'espera que, mitjançant un disseny optimitzat, la freqüència de funcionament d'aquest modulador pugui superar 1 THz en el futur, i fins i tot arribar a superar els 2 THz!
Aquest estudi demostra el gran potencial del plasmamoduladors electroòpticsen la comunicació THz i els circuits integrats fotònics (PIC). Aquest dispositiu, amb les seves característiques de banda ultra ampla, alta eficiència i integrabilitat, proporciona una solució totalment nova per a la modulació del senyal THz. En el futur, amb l'optimització addicional del disseny de dispositius i els processos de fabricació, s'espera que la freqüència de funcionament dels moduladors de plasma superi els 2 THz, aconseguint taxes de dades més elevades i una cobertura d'espectre més àmplia. L'arribada de l'era THz no només significa una transmissió de dades més ràpida i unes capacitats de detecció més precises, sinó que també promourà la integració profunda de múltiples camps com la comunicació sense fil, la computació òptica i la detecció intel·ligent. L'avenç dels moduladors electroòptics de plasma pot convertir-se en un pas clau que lideri el desenvolupament de la tecnologia THz, proporcionant una base per a la interconnexió d'alta velocitat de la futura societat de la informació.
Data de publicació: 09 de juny de 2025