Nýtt ofurbreiðband 997GHzraf-ljósleiðari
Nýr öfgabreiðbands rafsegulmótari hefur sett bandbreiddarmet upp á 997 GHz
Nýlega hefur rannsóknarteymi í Zürich í Sviss þróað rafsegulmótara með ofurbreiðbandi sem starfar á tíðnum frá 10 MHz til 1,14 THz og sett 3 dB bandbreiddarmet við 997 GHz, sem er tvöfalt hærra en núverandi met. Þessi bylting er rakin til bjartsýnilegrar hönnunar plasmamótara, sem opnar glænýtt rými fyrir framtíðar terahertz ljósfræðilegar samþættar hringrásir (PIC).
Sem stendur reiða þráðlaus samskipti aðallega á örbylgjur og millímetrabylgjur, en litrófsauðlindir þessara tíðnisviða hafa tilhneigingu til að vera mettaðar. Þó að ljósleiðarasamskipti hafi mikla bandvídd er ekki hægt að nota þau beint fyrir þráðlausa sendingu í opnu rými. Þess vegna eru THz samskipti talin „gullna brúin“ sem tengir þráðlaus og ljósleiðara net og veitir kjörlausn fyrir 6G og hraðari samskiptakerfi. Vandamálið liggur í því að afköst núverandi rafsegulbylgjumótara (eins ogLiNbO₃ mótalari, InGaAs og kísill-byggð efni) í THz tíðnisviðinu er langt frá því að vera nægjanleg. Merkisdeyfingin er augljós. Vinnslubandvíddin er aðeins um 14 GHz og hámarks burðartíðni er aðeins 100 GHz, sem er langt frá því að uppfylla kröfur um THz samskipti. Í þessari grein hafa vísindamenn þróað nýjan plasma-byggðan mótara sem hefur tekist að auka 3 dB bandvíddina í 997 GHz, sem er tvöfalt núverandi met, eins og sést á mynd 1. Þessi bylting brýtur ekki aðeins takmarkanir hefðbundinnar tækni heldur víkkar einnig leiðina fyrir framtíðarþróun THz samskipta!
Mynd 1 Plasma raf-ljósleiðari með THz bandvídd
Kjarninn í þessari nýju gerð mótunarbúnaðar liggur í hátækni sem kallast „plasmaáhrif“. Ímyndaðu þér að þegar ljós skín á yfirborð málmnanóbyggingar, þá tengist það rafeindunum í efninu – rafeindirnar sveiflast saman, knúnar áfram af ljósinu, og mynda sérstaka tegund af bylgju. Það er einmitt þessi sveifla sem gerir það mögulegt að...mótunarbúnaðurtil að vinna með sjónmerki með afar mikilli skilvirkni. Tilraunaniðurstöður sýna að mótunarbúnaðurinn sýnir góða mótunareiginleika á bilinu DC (jafnstraumur) til 1,14 THz og hefur stöðugan ávinning á tíðnisviðinu 500 GHz til 800 GHz.
Til að rannsaka virkni mótarans ítarlega smíðaði rannsóknarhópurinn ítarlegt jafngildisrásarlíkan og greindi áhrif mismunandi byggingarbreyta á afköst mótarans með hermun. Tilraunaniðurstöðurnar eru í góðu samræmi við fræðilega líkanið og staðfesta enn frekar skilvirkni og stöðugleika mótarans. Að auki hafa vísindamenn lagt til úrbótaáætlun. Gert er ráð fyrir að með fínstilltri hönnun geti rekstrartíðni þessa mótara farið yfir 1 THz í framtíðinni og jafnvel farið yfir 2 THz!
Þessi rannsókn sýnir fram á mikla möguleika plasmaraf-ljósfræðilegir mótunartækií THz samskiptum og ljósfræðilegum samþættum hringrásum (PIC). Þetta tæki, með eiginleikum sínum eins og ofurbreiðband, mikilli skilvirkni og samþættinleika, býður upp á glænýja lausn fyrir THz merkjamótun. Í framtíðinni, með frekari hagræðingu á hönnun og framleiðsluferlum tækja, er búist við að rekstrartíðni plasmamótara fari yfir 2 THz, sem nái hærri gagnahraða og breiðari litrófsþekju. Tilkoma THz-tímabilsins þýðir ekki aðeins hraðari gagnaflutning og nákvæmari skynjunargetu, heldur mun það einnig stuðla að djúpri samþættingu margra sviða eins og þráðlausra samskipta, ljósfræðilegrar tölvunarfræði og snjallrar greiningar. Bylting í plasma raf-ljósfræðilegra mótara gæti orðið lykilskref í þróun THz-tækni og lagt grunn að hraðtengingu upplýsingasamfélagsins í framtíðinni.
Birtingartími: 9. júní 2025