नवीन अल्ट्रा-वाइडबँड 997GHzइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर
एका नवीन अल्ट्रा-वाइडबँड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरने ९९७GHz चा बँडविड्थ रेकॉर्ड प्रस्थापित केला आहे.
अलिकडेच, स्वित्झर्लंडमधील झुरिच येथील एका संशोधन पथकाने १० मेगाहर्ट्झ ते १.१४ टीएचझेड फ्रिक्वेन्सीवर चालणारा अल्ट्रा-वाइडबँड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर यशस्वीरित्या विकसित केला आहे, ज्याने ९९७ गीगाहर्ट्झवर ३ डीबी बँडविड्थ रेकॉर्ड स्थापित केला आहे, जो सध्याच्या रेकॉर्डपेक्षा दुप्पट आहे. हे यश प्लाझ्मा मॉड्युलेटरच्या ऑप्टिमाइझ केलेल्या डिझाइनमुळे मिळाले आहे, ज्यामुळे भविष्यातील टेराहर्ट्झ फोटोनिक इंटिग्रेटेड सर्किट्स (पीआयसी) साठी एक नवीन जागा उघडली आहे.
सध्या, वायरलेस कम्युनिकेशन प्रामुख्याने मायक्रोवेव्ह आणि मिलिमीटर लहरींवर अवलंबून असते, परंतु या फ्रिक्वेन्सी बँडचे स्पेक्ट्रम संसाधने संतृप्त असतात. जरी ऑप्टिकल कम्युनिकेशनमध्ये मोठी बँडविड्थ असली तरी, ती मोकळ्या जागेत वायरलेस ट्रान्समिशनसाठी थेट वापरली जाऊ शकत नाही. म्हणूनच, THz कम्युनिकेशनला वायरलेस आणि फायबर-ऑप्टिक नेटवर्कला जोडणारा "गोल्डन ब्रिज" म्हणून ओळखले जाते, जे 6G आणि उच्च-दराच्या कम्युनिकेशन सिस्टमसाठी एक आदर्श उपाय प्रदान करते. समस्या अशी आहे की विद्यमान इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरची कार्यक्षमता (जसे कीLiNbO₃ मॉड्युलेटरTHz फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये (InGaAs, आणि सिलिकॉन-आधारित मटेरियल) पुरेसे नाहीत. सिग्नल अ‍ॅटेन्युएशन स्पष्ट आहे. कार्यरत बँडविड्थ फक्त 14 GHz आहे आणि कमाल कॅरियर फ्रिक्वेन्सी फक्त 100 GHz आहे, जी THz कम्युनिकेशनसाठी आवश्यक असलेल्या मानकांची पूर्तता करण्यापासून खूप दूर आहे. या लेखात, संशोधकांनी एक नवीन प्लाझ्मा-आधारित मॉड्युलेटर विकसित केला आहे, ज्याने 3 dB बँडविड्थ यशस्वीरित्या 997 GHz पर्यंत वाढवली आहे, जी आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे सध्याच्या रेकॉर्डपेक्षा दुप्पट आहे. ही प्रगती केवळ पारंपारिक तंत्रज्ञानाच्या मर्यादा तोडत नाही तर THz कम्युनिकेशनच्या भविष्यातील विकासाचा मार्ग देखील विस्तृत करते!
आकृती १ THz बँडविड्थसह प्लाझ्मा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर
या नवीन प्रकारच्या मॉड्युलेटरचे मुख्य यश "प्लाझ्मा इफेक्ट" नावाच्या उच्च तंत्रज्ञानात आहे. कल्पना करा की जेव्हा धातूच्या नॅनोस्ट्रक्चरच्या पृष्ठभागावर प्रकाश पडतो तेव्हा तो पदार्थातील इलेक्ट्रॉनशी प्रतिध्वनित होतो - इलेक्ट्रॉन एकत्रितपणे प्रकाशाद्वारे चालवले जातात आणि एक विशेष प्रकारची लाट तयार करतात. नेमके हेच चढउतार सक्षम करतेमॉड्युलेटरअत्यंत उच्च कार्यक्षमतेने ऑप्टिकल सिग्नल हाताळण्यासाठी. प्रायोगिक निकालांवरून असे दिसून आले आहे की मॉड्युलेटर डीसी (डायरेक्ट करंट) ते १.१४ THz पर्यंतच्या श्रेणीत चांगली मॉड्युलेशन वैशिष्ट्ये प्रदर्शित करतो आणि ५०० GHz ते ८०० GHz च्या फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये स्थिर वाढ करतो.
मॉड्युलेटरच्या कार्यप्रणालीचा सखोल अभ्यास करण्यासाठी, संशोधन पथकाने एक तपशीलवार समतुल्य सर्किट मॉडेल तयार केले आणि सिम्युलेशनद्वारे मॉड्युलेटरच्या कामगिरीवर वेगवेगळ्या स्ट्रक्चरल पॅरामीटर्सच्या प्रभावाचे विश्लेषण केले. प्रायोगिक निकाल सैद्धांतिक मॉडेलशी चांगले सुसंगत आहेत, ज्यामुळे मॉड्युलेटरची कार्यक्षमता आणि स्थिरता आणखी सत्यापित होते. याव्यतिरिक्त, संशोधकांनी एक सुधारणा योजना प्रस्तावित केली आहे. अशी अपेक्षा आहे की ऑप्टिमाइझ केलेल्या डिझाइनद्वारे, या मॉड्युलेटरची ऑपरेटिंग वारंवारता भविष्यात 1THz पेक्षा जास्त असू शकते आणि 2THz पेक्षा जास्त देखील पोहोचू शकते!
हा अभ्यास प्लाझ्माची प्रचंड क्षमता दर्शवितोइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरTHz कम्युनिकेशन आणि फोटोनिक इंटिग्रेटेड सर्किट्स (PICs) मध्ये. अल्ट्रा-वाइडबँड, उच्च कार्यक्षमता आणि इंटिग्रेबिलिटी या वैशिष्ट्यांसह, हे उपकरण THz सिग्नल मॉड्युलेशनसाठी एक नवीन उपाय प्रदान करते. भविष्यात, डिव्हाइस डिझाइन आणि उत्पादन प्रक्रियेच्या अधिक ऑप्टिमायझेशनसह, प्लाझ्मा मॉड्युलेटरची ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सी 2 THz पेक्षा जास्त होण्याची अपेक्षा आहे, ज्यामुळे उच्च डेटा दर आणि विस्तृत स्पेक्ट्रम कव्हरेज प्राप्त होईल. THz युगाच्या आगमनाचा अर्थ केवळ जलद डेटा ट्रान्समिशन आणि अधिक अचूक सेन्सिंग क्षमताच नाही तर वायरलेस कम्युनिकेशन, ऑप्टिकल कॉम्प्युटिंग आणि इंटेलिजेंट डिटेक्शन सारख्या अनेक क्षेत्रांच्या सखोल एकत्रीकरणाला देखील प्रोत्साहन मिळेल. प्लाझ्मा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरची प्रगती THz तंत्रज्ञानाच्या विकासाचे एक महत्त्वाचे पाऊल बनू शकते, जे भविष्यातील माहिती समाजाच्या हाय-स्पीड इंटरकनेक्शनसाठी पाया प्रदान करते.
पोस्ट वेळ: जून-०९-२०२५