Band uwch-eang 997GHz newyddmodiwlydd electro-optig
Mae modiwleiddiwr electro-optig band eang iawn newydd wedi gosod record lled band o 997GHz
Yn ddiweddar, mae tîm ymchwil yn Zurich, y Swistir, wedi llwyddo i ddatblygu modiwleiddiwr electro-optig band eang iawn sy'n gweithredu ar amleddau sy'n amrywio o 10 MHz i 1.14 THz, gan osod record lled band o 3 dB ar 997 GHz, sydd ddwywaith y record cyfredol. Priodolir y datblygiad hwn i ddyluniad optimeiddiedig modiwleiddiwyr plasma, gan agor gofod newydd sbon ar gyfer cylchedau integredig ffotonig (PICs) terahertz yn y dyfodol.
Ar hyn o bryd, mae cyfathrebu diwifr yn dibynnu'n bennaf ar ficrodonnau a thonnau milimetr, ond mae adnoddau sbectrwm y bandiau amledd hyn wedi tueddu i fod yn dirlawn. Er bod gan gyfathrebu optegol led band mawr, ni ellir ei ddefnyddio'n uniongyrchol ar gyfer trosglwyddo diwifr mewn gofod rhydd. Felly, ystyrir cyfathrebu THz fel y "bont aur" sy'n cysylltu rhwydweithiau diwifr a ffibr optig, gan ddarparu ateb delfrydol ar gyfer systemau cyfathrebu 6G a systemau cyfathrebu cyfradd uwch. Y broblem yw bod perfformiad modiwleidyddion electro-optig presennol (megismodiwleiddiwr LiNbO₃, InGaAs, a deunyddiau sy'n seiliedig ar silicon) yn y band amledd THz ymhell o fod yn ddigonol. Mae'r gwanhad signal yn amlwg. Dim ond tua 14 GHz yw'r lled band gweithio ac amledd y cludwr uchaf yw 100 GHz yn unig, sydd ymhell o fodloni'r safonau sy'n ofynnol ar gyfer cyfathrebu THz. Yn yr erthygl hon, mae ymchwilwyr wedi datblygu modiwleiddiwr newydd sy'n seiliedig ar plasma, gan gynyddu'r lled band 3 dB yn llwyddiannus i 997 GHz, sydd ddwywaith y record gyfredol, fel y dangosir yn Ffigur 1. Nid yn unig y mae'r datblygiad hwn yn torri cyfyngiadau technolegau traddodiadol ond mae hefyd yn ehangu'r llwybr ar gyfer datblygiad cyfathrebu THz yn y dyfodol!
Ffigur 1 Modwleiddiwr electro-optig plasma gyda lled band THz
Mae prif ddatblygiad y math newydd hwn o fodiwleiddiwr yn gorwedd yn y dechnoleg uwch o'r enw "effaith plasma". Dychmygwch pan fydd golau'n disgleirio ar wyneb nanostrwythur metel, ei fod yn atseinio â'r electronau yn y deunydd - mae'r electronau'n osgiliadu ar y cyd wedi'u gyrru gan y golau, gan ffurfio math arbennig o don. Yr union amrywiad hwn sy'n galluogi'rmodiwleiddiwri drin signalau optegol gydag effeithlonrwydd eithriadol o uchel. Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos bod y modiwleiddiwr yn arddangos nodweddion modiwleiddio da o fewn yr ystod o DC (cerrynt uniongyrchol) i 1.14 THz ac mae ganddo enillion sefydlog yn y band amledd o 500 GHz i 800 GHz.
Er mwyn astudio mecanwaith gweithio'r modiwleiddiwr yn fanwl, adeiladodd y tîm ymchwil fodel cylched cyfatebol manwl a dadansoddodd ddylanwad gwahanol baramedrau strwythurol ar berfformiad y modiwleiddiwr trwy efelychu. Mae'r canlyniadau arbrofol yn cytuno'n dda â'r model damcaniaethol, gan wirio effeithlonrwydd a sefydlogrwydd y modiwleiddiwr ymhellach. Yn ogystal, mae ymchwilwyr wedi cynnig cynllun gwella. Disgwylir, trwy ddylunio wedi'i optimeiddio, y gall amledd gweithredu'r modiwleiddiwr hwn fod yn fwy na 1THz yn y dyfodol, a hyd yn oed gyrraedd dros 2THz!
Mae'r astudiaeth hon yn dangos potensial mawr plasmamodiwlyddion electro-optigmewn cyfathrebu THz a chylchedau integredig ffotonig (PICs). Mae'r ddyfais hon, gyda'i nodweddion band eang iawn, effeithlonrwydd uchel ac integreiddiadwyedd, yn darparu datrysiad newydd sbon ar gyfer modiwleiddio signal THz. Yn y dyfodol, gydag optimeiddio pellach o brosesau dylunio a gweithgynhyrchu dyfeisiau, disgwylir i amledd gweithredu modiwleidyddion plasma fod yn fwy na 2 THz, gan gyflawni cyfraddau data uwch a sylw sbectrwm ehangach. Mae dyfodiad oes THz nid yn unig yn golygu trosglwyddo data cyflymach a galluoedd synhwyro mwy cywir, ond bydd hefyd yn hyrwyddo integreiddio dwfn meysydd lluosog fel cyfathrebu diwifr, cyfrifiadura optegol, a chanfod deallus. Gall datblygiad modiwleidyddion electro-optig plasma ddod yn gam allweddol sy'n arwain at ddatblygiad technoleg THz, gan ddarparu sylfaen ar gyfer rhyng-gysylltu cyflym cymdeithas wybodaeth y dyfodol.
Amser postio: Mehefin-09-2025