Yeni ultra geniş bant 997GHzelektro-optik modülatör
Yeni bir ultra geniş bant elektro-optik modülatör 997 GHz'lik bir bant genişliği rekoru kırdı
Son zamanlarda, İsviçre Zürih'teki bir araştırma ekibi, 10 MHz ile 1,14 THz arasındaki frekanslarda çalışan ultra geniş bantlı bir elektro-optik modülatör geliştirmeyi başardı ve 997 GHz'de 3 dB bant genişliği rekoru kırdı; bu, mevcut rekorun iki katıdır. Bu atılım, plazma modülatörlerinin optimize edilmiş tasarımına atfedilir ve gelecekteki terahertz fotonik entegre devreler (PIC'ler) için yepyeni bir alan açar.
Şu anda, kablosuz iletişim esas olarak mikrodalgalara ve milimetre dalgalarına dayanmaktadır, ancak bu frekans bantlarının spektrum kaynakları doymuş olma eğilimindedir. Optik iletişimin geniş bir bant genişliği olmasına rağmen, serbest alanda kablosuz iletim için doğrudan kullanılamaz. Bu nedenle, THz iletişimi kablosuz ve fiber optik ağları birbirine bağlayan "altın köprü" olarak kabul edilir ve 6G ve daha yüksek hızlı iletişim sistemleri için ideal bir çözüm sunar. Sorun, mevcut elektro-optik modülatörlerin (örneğinLiNbO₃ modülatörü, InGaAs ve silikon tabanlı malzemeler) THz frekans bandında yeterli olmaktan uzaktır. Sinyal zayıflaması açıktır. Çalışma bant genişliği yalnızca yaklaşık 14 GHz'dir ve maksimum taşıyıcı frekansı yalnızca 100 GHz'dir, bu da THz iletişimi için gereken standartları karşılamaktan uzaktır. Bu makalede, araştırmacılar yeni bir plazma tabanlı modülatör geliştirdiler ve 3 dB bant genişliğini Şekil 1'de gösterildiği gibi mevcut rekorun iki katı olan 997 GHz'e başarıyla çıkardılar. Bu atılım yalnızca geleneksel teknolojilerin sınırlarını ortadan kaldırmakla kalmıyor, aynı zamanda THz iletişiminin gelecekteki gelişimi için yolu da genişletiyor!
Şekil 1 THz bant genişliğine sahip plazma elektro-optik modülatör
Bu yeni tip modülatörün temel atılımı, “plazma etkisi” adı verilen yüksek teknolojide yatmaktadır. Işık bir metal nanoyapının yüzeyine vurduğunda, malzemedeki elektronlarla rezonansa girdiğini düşünün – elektronlar ışık tarafından yönlendirilerek topluca salınır ve özel bir tür dalga oluşturur. Tam olarak bu dalgalanma,modülatörOptik sinyalleri son derece yüksek verimlilikle işlemek için. Deneysel sonuçlar, modülatörün DC (doğru akım) ile 1,14 THz aralığında iyi modülasyon özellikleri sergilediğini ve 500 GHz ile 800 GHz frekans bandında kararlı kazanıma sahip olduğunu göstermektedir.
Modülatörün çalışma mekanizmasını derinlemesine incelemek için araştırma ekibi ayrıntılı bir eşdeğer devre modeli oluşturdu ve farklı yapısal parametrelerin modülatörün performansı üzerindeki etkisini simülasyon yoluyla analiz etti. Deneysel sonuçlar teorik modelle iyi bir uyum içindedir ve modülatörün verimliliğini ve kararlılığını daha da doğrulamaktadır. Ayrıca araştırmacılar bir iyileştirme planı önerdiler. Optimize edilmiş tasarım sayesinde bu modülatörün çalışma frekansının gelecekte 1THz'i aşabileceği ve hatta 2THz'in üzerine çıkabileceği bekleniyor!
Bu çalışma plazmanın büyük potansiyelini ortaya koyuyorelektro-optik modülatörlerTHz iletişiminde ve fotonik entegre devrelerde (PIC'ler). Ultra geniş bant, yüksek verimlilik ve bütünleştirilebilirlik özelliklerine sahip bu cihaz, THz sinyal modülasyonu için yepyeni bir çözüm sunar. Gelecekte, cihaz tasarımı ve üretim süreçlerinin daha da iyileştirilmesiyle, plazma modülatörlerinin çalışma frekansının 2 THz'i aşması, daha yüksek veri hızlarına ve daha geniş spektrum kapsamına ulaşması bekleniyor. THz döneminin gelişi yalnızca daha hızlı veri iletimi ve daha doğru algılama yetenekleri anlamına gelmiyor, aynı zamanda kablosuz iletişim, optik hesaplama ve akıllı algılama gibi birden fazla alanın derin entegrasyonunu da teşvik edecektir. Plazma elektro-optik modülatörlerin atılımı, THz teknolojisinin gelişimine öncülük eden önemli bir adım olabilir ve gelecekteki bilgi toplumunun yüksek hızlı birbirine bağlanması için bir temel sağlayabilir.
Gönderi zamanı: 09-Haz-2025