नवीन अल्ट्रा-वाइडबँड ९९७GHzइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर
एका नवीन अल्ट्रा-वाइडबँड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरने ९९७ गिगाहर्ट्झ बँडविड्थचा विक्रम प्रस्थापित केला आहे.
अलीकडेच, स्वित्झर्लंडमधील झुरिच येथील एका संशोधन पथकाने १० मेगाहर्ट्झ ते १.१४ टेराहर्ट्झ पर्यंतच्या फ्रिक्वेन्सीवर चालणारा एक अल्ट्रा-वाइडबँड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर यशस्वीरित्या विकसित केला आहे. त्यांनी ९९७ गिगाहर्ट्झवर ३ डीबी बँडविड्थचा एक विक्रम प्रस्थापित केला आहे, जो सध्याच्या विक्रमाच्या दुप्पट आहे. या महत्त्वपूर्ण शोधाचे श्रेय प्लाझ्मा मॉड्युलेटर्सच्या ऑप्टिमाइझ्ड डिझाइनला दिले जाते, ज्यामुळे भविष्यातील टेराहर्ट्झ फोटोनिक इंटिग्रेटेड सर्किट्स (PICs) साठी एक नवीन दालन उघडले आहे.
सध्या, वायरलेस कम्युनिकेशन मुख्यत्वे मायक्रोवेव्ह आणि मिलीमीटर लहरींवर अवलंबून आहे, परंतु या फ्रिक्वेन्सी बँड्सची स्पेक्ट्रम संसाधने संपृक्त (सॅचुरेटेड) होत चालली आहेत. ऑप्टिकल कम्युनिकेशनमध्ये मोठी बँडविड्थ असली तरी, मोकळ्या जागेत वायरलेस ट्रान्समिशनसाठी त्याचा थेट वापर केला जाऊ शकत नाही. त्यामुळे, THz कम्युनिकेशनला वायरलेस आणि फायबर-ऑप्टिक नेटवर्क्सना जोडणारा "सुवर्ण सेतू" मानले जाते, जे 6G आणि उच्च-दर कम्युनिकेशन सिस्टीम्ससाठी एक आदर्श उपाय प्रदान करते. समस्या ही आहे की सध्याच्या इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर्सची (जसे कीLiNbO₃ मॉड्युलेटरTHz फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये पारंपरिक तंत्रज्ञानाची कार्यक्षमता (उदा. InGaAs आणि सिलिकॉन-आधारित मटेरियल) पुरेशी नाही. सिग्नलचा ऱ्हास स्पष्टपणे दिसून येतो. कार्यरत बँडविड्थ केवळ सुमारे 14 GHz आहे आणि कमाल कॅरियर फ्रिक्वेन्सी फक्त 100 GHz आहे, जे THz कम्युनिकेशनसाठी आवश्यक मानकांची पूर्तता करण्यापासून खूप दूर आहे. या लेखात, संशोधकांनी एक नवीन प्लाझ्मा-आधारित मॉड्युलेटर विकसित केला आहे, ज्यामुळे 3 dB बँडविड्थ यशस्वीरित्या 997 GHz पर्यंत वाढली आहे, जी सध्याच्या विक्रमाच्या दुप्पट आहे, जसे की आकृती 1 मध्ये दाखवले आहे. हे यश केवळ पारंपरिक तंत्रज्ञानाच्या मर्यादाच तोडत नाही, तर THz कम्युनिकेशनच्या भविष्यातील विकासाचा मार्गही प्रशस्त करते!
आकृती १ टेराहर्ट्झ बँडविड्थ असलेला प्लाझ्मा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर
या नवीन प्रकारच्या मॉड्युलेटरमधील मुख्य यश 'प्लाझ्मा इफेक्ट' नावाच्या उच्च-तंत्रज्ञानामध्ये दडलेले आहे. कल्पना करा की जेव्हा धातूच्या नॅनोस्ट्रक्चरच्या पृष्ठभागावर प्रकाश पडतो, तेव्हा तो त्या पदार्थातील इलेक्ट्रॉन्ससोबत अनुनादित होतो – प्रकाशाच्या प्रेरणेने इलेक्ट्रॉन्स एकत्रितपणे दोलन करतात, ज्यामुळे एका विशेष प्रकारची तरंग तयार होते. नेमके हेच दोलन शक्य करते...मॉड्युलेटरऑप्टिकल सिग्नल्सवर अत्यंत उच्च कार्यक्षमतेने प्रक्रिया करण्यासाठी. प्रायोगिक परिणाम दर्शवतात की मॉड्युलेटर डीसी (डायरेक्ट करंट) ते १.१४ टेराहर्ट्झच्या रेंजमध्ये चांगली मॉड्युलेशन वैशिष्ट्ये दाखवतो आणि ५०० गिगाहर्ट्झ ते ८०० गिगाहर्ट्झच्या फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये स्थिर गेन (gain) आहे.
मॉड्युलेटरच्या कार्यप्रणालीचा सखोल अभ्यास करण्यासाठी, संशोधन संघाने एक तपशीलवार समतुल्य सर्किट मॉडेल तयार केले आणि सिम्युलेशनद्वारे मॉड्युलेटरच्या कार्यक्षमतेवर विविध संरचनात्मक पॅरामीटर्सच्या प्रभावाचे विश्लेषण केले. प्रायोगिक निष्कर्ष सैद्धांतिक मॉडेलशी सुसंगत आहेत, ज्यामुळे मॉड्युलेटरची कार्यक्षमता आणि स्थिरता अधिक सिद्ध होते. याव्यतिरिक्त, संशोधकांनी एक सुधारणा योजना प्रस्तावित केली आहे. अशी अपेक्षा आहे की ऑप्टिमाइझ केलेल्या डिझाइनद्वारे, भविष्यात या मॉड्युलेटरची ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सी 1THz पेक्षा जास्त आणि 2THz च्याही वर पोहोचू शकेल!
हा अभ्यास प्लाझ्माची प्रचंड क्षमता दर्शवतो.इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरTHz कम्युनिकेशन आणि फोटोनिक इंटिग्रेटेड सर्किट्स (PICs) मध्ये. हे उपकरण, त्याच्या अल्ट्रा-वाइडबँड, उच्च कार्यक्षमता आणि एकात्मता या वैशिष्ट्यांसह, THz सिग्नल मॉड्युलेशनसाठी एक अगदी नवीन उपाय प्रदान करते. भविष्यात, उपकरणाची रचना आणि उत्पादन प्रक्रिया अधिक चांगल्या प्रकारे ऑप्टिमाइझ केल्यावर, प्लाझ्मा मॉड्युलेटरची ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सी 2 THz पेक्षा जास्त होण्याची अपेक्षा आहे, ज्यामुळे उच्च डेटा दर आणि व्यापक स्पेक्ट्रम कव्हरेज साध्य होईल. THz युगाच्या आगमनाचा अर्थ केवळ जलद डेटा ट्रान्समिशन आणि अधिक अचूक सेन्सिंग क्षमता एवढाच नाही, तर वायरलेस कम्युनिकेशन, ऑप्टिकल कंप्युटिंग आणि इंटेलिजेंट डिटेक्शन यांसारख्या अनेक क्षेत्रांच्या सखोल एकात्मतेलाही चालना मिळेल. प्लाझ्मा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरमधील ही प्रगती THz तंत्रज्ञानाच्या विकासाला दिशा देणारे एक महत्त्वाचे पाऊल ठरू शकते, जे भविष्यातील माहिती समाजाच्या हाय-स्पीड इंटरकनेक्शनसाठी पाया प्रदान करेल.
पोस्ट करण्याची वेळ: जून-०९-२०२५