Jalur ultra lebar baharu 997GHzmodulator elektro-optik
Modulator elektro-optik jalur ultra lebar baharu telah menetapkan rekod lebar jalur 997GHz
Baru-baru ini, pasukan penyelidik di Zurich, Switzerland, telah berjaya membangunkan modulator elektro-optik jalur lebar ultra yang beroperasi pada frekuensi antara 10 MHz hingga 1.14 THz, menetapkan rekod lebar jalur 3 dB pada 997 GHz, iaitu dua kali ganda rekod semasa. Kejayaan ini dikaitkan dengan reka bentuk modulator plasma yang dioptimumkan, membuka ruang serba baharu untuk litar bersepadu fotonik terahertz (PIC) masa hadapan.
Pada masa ini, komunikasi tanpa wayar bergantung terutamanya pada gelombang mikro dan gelombang milimeter, tetapi sumber spektrum jalur frekuensi ini cenderung menjadi tepu. Walaupun komunikasi optik mempunyai lebar jalur yang besar, ia tidak boleh digunakan secara langsung untuk penghantaran wayarles di ruang kosong. Oleh itu, komunikasi THz dianggap sebagai "jambatan emas" yang menghubungkan rangkaian wayarles dan gentian optik, menyediakan penyelesaian ideal untuk sistem komunikasi 6G dan kadar yang lebih tinggi. Masalahnya terletak pada prestasi modulator elektro-optik sedia ada (sepertimodulator LiNbO₃, InGaAs dan bahan berasaskan silikon) dalam jalur frekuensi THz adalah jauh dari mencukupi. Pengecilan isyarat adalah jelas. Lebar jalur kerja hanya kira-kira 14 GHz dan kekerapan pembawa maksimum hanya 100 GHz, yang jauh daripada memenuhi piawaian yang diperlukan untuk komunikasi THz. Dalam artikel ini, penyelidik telah membangunkan modulator berasaskan plasma baharu, berjaya meningkatkan lebar jalur 3 dB kepada 997 GHz, iaitu dua kali ganda rekod semasa, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. Penembusan ini bukan sahaja memecahkan batasan teknologi tradisional tetapi juga meluaskan laluan untuk pembangunan komunikasi THz pada masa hadapan!
Rajah 1 Modulator elektro-optik plasma dengan lebar jalur THz
Penemuan teras modulator jenis baharu ini terletak pada teknologi tinggi yang dipanggil "kesan plasma". Bayangkan apabila cahaya memancar pada permukaan struktur nano logam, ia bergema dengan elektron dalam bahan - elektron berayun secara kolektif didorong oleh cahaya, membentuk sejenis gelombang khas. Justru turun naik inilah yang membolehkanmodulatoruntuk memanipulasi isyarat optik dengan kecekapan yang sangat tinggi. Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa modulator mempamerkan ciri modulasi yang baik dalam julat DC (arus terus) hingga 1.14 THz dan mempunyai keuntungan yang stabil dalam jalur frekuensi 500 GHz hingga 800 GHz.
Untuk mengkaji secara mendalam mekanisme kerja modulator, pasukan penyelidik membina model litar setara terperinci dan menganalisis pengaruh parameter struktur yang berbeza terhadap prestasi modulator melalui simulasi. Keputusan eksperimen adalah dalam persetujuan yang baik dengan model teori, seterusnya mengesahkan kecekapan dan kestabilan modulator. Selain itu, penyelidik telah mencadangkan pelan penambahbaikan. Dijangka melalui reka bentuk yang dioptimumkan, kekerapan operasi modulator ini boleh melebihi 1THz pada masa hadapan, malah mencecah lebih 2THz!
Kajian ini menunjukkan potensi besar plasmamodulator elektro-optikdalam komunikasi THz dan litar bersepadu fotonik (PIC). Peranti ini, dengan ciri jalur ultra lebar, kecekapan tinggi dan kebolehintegrasian, menyediakan penyelesaian serba baharu untuk modulasi isyarat THz. Pada masa hadapan, dengan pengoptimuman lanjut reka bentuk peranti dan proses pembuatan, kekerapan operasi modulator plasma dijangka melebihi 2 THz, mencapai kadar data yang lebih tinggi dan liputan spektrum yang lebih luas. Kemunculan era THz bukan sahaja bermakna penghantaran data yang lebih pantas dan keupayaan penderiaan yang lebih tepat, tetapi juga akan menggalakkan penyepaduan mendalam pelbagai bidang seperti komunikasi tanpa wayar, pengkomputeran optik dan pengesanan pintar. Kejayaan modulator elektro-optik plasma boleh menjadi langkah penting yang menerajui pembangunan teknologi THz, menyediakan asas untuk sambungan berkelajuan tinggi masyarakat maklumat masa depan.
Masa siaran: Jun-09-2025