Nova banda ultraancha de 997 GHzmodulador electroóptico
Un novo modulador electroóptico de banda ultraancha estableceu un récord de ancho de banda de 997 GHz
Recentemente, un equipo de investigación en Zúric, Suíza, desenvolveu con éxito un modulador electroóptico de banda ultraancha que funciona a frecuencias que van dende os 10 MHz ata os 1,14 THz, establecendo un récord de ancho de banda de 3 dB a 997 GHz, o dobre do récord actual. Este avance atribúese ao deseño optimizado dos moduladores de plasma, que abre un novo espazo para os futuros circuítos integrados fotónicos (PIC) de terahercios.
Na actualidade, a comunicación sen fíos baséase principalmente en microondas e ondas milimétricas, pero os recursos espectrais destas bandas de frecuencia tenderon a estar saturados. Aínda que a comunicación óptica ten unha gran largura de banda, non se pode usar directamente para a transmisión sen fíos no espazo libre. Polo tanto, a comunicación THz considérase a "ponte dourada" que conecta as redes sen fíos e de fibra óptica, proporcionando unha solución ideal para sistemas de comunicación 6G e de maior velocidade. O problema reside en que o rendemento dos moduladores electroópticos existentes (comoModulador de LiNbO₃, InGaAs e materiais baseados en silicio) na banda de frecuencia de THz está lonxe de ser suficiente. A atenuación do sinal é obvia. O ancho de banda de traballo é de só uns 14 GHz e a frecuencia portadora máxima é de só 100 GHz, o que está lonxe de cumprir os estándares requiridos para a comunicación THz. Neste artigo, os investigadores desenvolveron un novo modulador baseado en plasma, aumentando con éxito o ancho de banda de 3 dB a 997 GHz, o que é o dobre do récord actual, como se mostra na Figura 1. Este avance non só rompe as limitacións das tecnoloxías tradicionais, senón que tamén amplía o camiño para o desenvolvemento futuro da comunicación THz!
Figura 1 Modulador electroóptico de plasma con ancho de banda de THz
O principal avance deste novo tipo de modulador reside na alta tecnoloxía chamada "efecto plasma". Imaxina que cando a luz incide sobre a superficie dunha nanoestrutura metálica, esta resoa cos electróns do material: os electróns oscilan colectivamente impulsados pola luz, formando un tipo especial de onda. É precisamente esta flutuación a que permite que...moduladorpara manipular sinais ópticos cunha eficiencia extremadamente alta. Os resultados experimentais amosan que o modulador presenta boas características de modulación dentro do rango de CC (corrente continua) a 1,14 THz e ten unha ganancia estable na banda de frecuencia de 500 GHz a 800 GHz.
Para estudar en profundidade o mecanismo de funcionamento do modulador, o equipo de investigación construíu un modelo detallado de circuíto equivalente e analizou a influencia de diferentes parámetros estruturais no rendemento do modulador mediante simulación. Os resultados experimentais concordan ben co modelo teórico, o que verifica aínda máis a eficiencia e a estabilidade do modulador. Ademais, os investigadores propuxeron un plan de mellora. Espérase que, mediante un deseño optimizado, a frecuencia de funcionamento deste modulador poida superar 1 THz no futuro e mesmo alcanzar máis de 2 THz!
Este estudo demostra o gran potencial do plasmamoduladores electroópticosna comunicación THz e nos circuítos integrados fotónicos (PIC). Este dispositivo, coas súas características de banda ultraancha, alta eficiencia e integrabilidade, proporciona unha solución totalmente nova para a modulación do sinal THz. No futuro, coa maior optimización do deseño de dispositivos e os procesos de fabricación, espérase que a frecuencia de funcionamento dos moduladores de plasma supere os 2 THz, conseguindo taxas de datos máis altas e unha cobertura de espectro máis ampla. A chegada da era THz non só significa unha transmisión de datos máis rápida e unhas capacidades de detección máis precisas, senón que tamén promoverá a profunda integración de múltiples campos como a comunicación sen fíos, a computación óptica e a detección intelixente. O avance dos moduladores electroópticos de plasma pode converterse nun paso clave que lidere o desenvolvemento da tecnoloxía THz, proporcionando unha base para a interconexión de alta velocidade da futura sociedade da información.
Data de publicación: 09-06-2025