Նոր գերլայնաշերտ 997 ԳՀց հաճախականությունէլեկտրաօպտիկական մոդուլյատոր
Նոր գերլայնաշերտ էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորը սահմանել է 997 ԳՀց թողունակության ռեկորդ
Վերջերս Շվեյցարիայի Ցյուրիխ քաղաքում գտնվող մի հետազոտական խումբ հաջողությամբ մշակել է գերլայնաշերտ էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատոր, որը գործում է 10 ՄՀց-ից մինչև 1.14 ՏՀց հաճախականությունների տիրույթում՝ սահմանելով 3 դԲ թողունակության ռեկորդ 997 ԳՀց հաճախականությամբ, ինչը կրկնակի գերազանցում է ներկայիս ռեկորդը: Այս առաջընթացը պայմանավորված է պլազմային մոդուլյատորների օպտիմալացված նախագծմամբ, որը բացում է նոր տարածք ապագա տերահերցային ֆոտոնային ինտեգրալ սխեմաների (PIC) համար:
Ներկայումս անլար կապը հիմնականում հիմնված է միկրոալիքային և միլիմետրային ալիքների վրա, սակայն այս հաճախականության գոտիների սպեկտրային ռեսուրսները հակված են եղել հագեցած լինելուն։ Չնայած օպտիկական կապն ունի մեծ թողունակություն, այն չի կարող ուղղակիորեն օգտագործվել ազատ տարածքում անլար փոխանցման համար։ Հետևաբար, THz կապը համարվում է անլար և օպտիկամանրաթելային ցանցերը միացնող «ոսկե կամուրջ», որը իդեալական լուծում է 6G և բարձր արագությամբ կապի համակարգերի համար։ Խնդիրն այն է, որ առկա էլեկտրոօպտիկական մոդուլյատորների (օրինակ՝LiNbO₃ մոդուլյատոր, InGaAs և սիլիցիումի վրա հիմնված նյութեր) THz հաճախականության տիրույթում հեռու է բավարար լինելուց: Ազդանշանի թուլացումը ակնհայտ է: Աշխատանքային թողունակությունը կազմում է ընդամենը մոտ 14 ԳՀց, իսկ առավելագույն կրող հաճախականությունը՝ ընդամենը 100 ԳՀց, ինչը հեռու է THz կապի համար պահանջվող չափանիշներին համապատասխանելուց: Այս հոդվածում հետազոտողները մշակել են նոր պլազմային մոդուլյատոր՝ հաջողությամբ մեծացնելով 3 դԲ թողունակությունը մինչև 997 ԳՀց, որը կրկնակի գերազանցում է ներկայիս ռեկորդը, ինչպես ցույց է տրված նկար 1-ում: Այս առաջընթացը ոչ միայն կոտրում է ավանդական տեխնոլոգիաների սահմանափակումները, այլև ընդլայնում է THz կապի ապագա զարգացման ուղին:
Նկար 1. Պլազմային էլեկտրոօպտիկական մոդուլյատոր՝ THz հաճախականությամբ
Այս նոր տեսակի մոդուլյատորի հիմնական առաջընթացը կայանում է «պլազմային էֆեկտ» կոչվող բարձր տեխնոլոգիայի մեջ։ Պատկերացրեք, որ երբ լույսը փայլում է մետաղական նանոկառուցվածքի մակերեսին, այն ռեզոնանսվում է նյութի մեջ գտնվող էլեկտրոնների հետ. էլեկտրոնները լույսի ազդեցությամբ համատեղ տատանվում են՝ ձևավորելով ալիքի յուրահատուկ տեսակ։ Հենց այս տատանումն է, որը հնարավորություն է տալիսմոդուլյատորօպտիկական ազդանշանները չափազանց բարձր արդյունավետությամբ մանիպուլյացիայի ենթարկելու համար։ Փորձարարական արդյունքները ցույց են տալիս, որ մոդուլյատորը ցուցադրում է լավ մոդուլյացիոն բնութագրեր հաստատուն հոսանքից մինչև 1.14 ՏՀց հաճախականությունների տիրույթում և ունի կայուն ուժեղացում 500 ԳՀց-ից մինչև 800 ԳՀց հաճախականությունների տիրույթում։
Մոդուլյատորի աշխատանքային մեխանիզմը խորը ուսումնասիրելու համար հետազոտական խումբը կառուցել է մանրամասն համարժեք սխեմայի մոդել և մոդելավորման միջոցով վերլուծել է տարբեր կառուցվածքային պարամետրերի ազդեցությունը մոդուլյատորի աշխատանքի վրա: Փորձարարական արդյունքները լավ համապատասխանում են տեսական մոդելին, ինչը հետագայում հաստատում է մոդուլյատորի արդյունավետությունն ու կայունությունը: Բացի այդ, հետազոտողները առաջարկել են բարելավման ծրագիր: Ակնկալվում է, որ օպտիմալացված նախագծման միջոցով այս մոդուլյատորի աշխատանքային հաճախականությունը ապագայում կարող է գերազանցել 1 ՏՀց-ը և նույնիսկ հասնել 2 ՏՀց-ից բարձր:
Այս ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս պլազմայի մեծ ներուժըէլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորներՏՀց կապի և ֆոտոնային ինտեգրալ սխեմաների (PIC) մեջ: Այս սարքը, իր գերլայնաշերտ, բարձր արդյունավետության և ինտեգրելիության բնութագրերով, ապահովում է ՏՀց ազդանշանի մոդուլյացիայի բոլորովին նոր լուծում: Ապագայում, սարքերի նախագծման և արտադրության գործընթացների հետագա օպտիմալացման հետ մեկտեղ, պլազմային մոդուլյատորների աշխատանքային հաճախականությունը, կանխատեսվում է, որ կգերազանցի 2 ՏՀց-ը՝ ապահովելով ավելի բարձր տվյալների փոխանցման արագություն և ավելի լայն սպեկտրի ծածկույթ: ՏՀց դարաշրջանի գալուստը ոչ միայն նշանակում է տվյալների ավելի արագ փոխանցում և ավելի ճշգրիտ զգայունության հնարավորություններ, այլև կնպաստի բազմաթիվ ոլորտների խորը ինտեգրմանը, ինչպիսիք են անլար կապը, օպտիկական հաշվարկները և ինտելեկտուալ հայտնաբերումը: Պլազմային էլեկտրոօպտիկական մոդուլյատորների առաջընթացը կարող է դառնալ ՏՀց տեխնոլոգիայի զարգացման գլխավոր քայլը՝ հիմք դնելով ապագա տեղեկատվական հասարակության բարձր արագությամբ փոխկապակցվածության համար:
Հրապարակման ժամանակը. Հունիս-09-2025