नयाँ अल्ट्रा-वाइडब्यान्ड ९९७GHzइलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेटर
नयाँ अल्ट्रा-वाइडब्यान्ड इलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेटरले ९९७GHz को ब्यान्डविथ रेकर्ड कायम गरेको छ।
हालै, स्विट्जरल्याण्डको जुरिचमा रहेको एक अनुसन्धान टोलीले १० मेगाहर्ट्जदेखि १.१४ THz सम्मको फ्रिक्वेन्सीहरूमा सञ्चालन हुने अल्ट्रा-वाइडब्यान्ड इलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेटर सफलतापूर्वक विकास गरेको छ, जसले ९९७ GHz मा ३ dB ब्यान्डविथ रेकर्ड स्थापित गरेको छ, जुन हालको रेकर्डको दोब्बर हो। यो सफलता प्लाज्मा मोड्युलेटरहरूको अनुकूलित डिजाइनलाई श्रेय दिइएको छ, जसले भविष्यको टेराहर्ट्ज फोटोनिक एकीकृत सर्किट (PICs) को लागि एकदम नयाँ ठाउँ खोल्छ।
हाल, वायरलेस सञ्चार मुख्यतया माइक्रोवेभ र मिलिमिटर तरंगहरूमा निर्भर गर्दछ, तर यी फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डहरूको स्पेक्ट्रम स्रोतहरू संतृप्त हुने प्रवृत्ति रहेको छ। यद्यपि अप्टिकल सञ्चारमा ठूलो ब्यान्डविथ छ, यसलाई खाली ठाउँमा वायरलेस प्रसारणको लागि प्रत्यक्ष रूपमा प्रयोग गर्न सकिँदैन। त्यसकारण, THz सञ्चारलाई वायरलेस र फाइबर-अप्टिक नेटवर्कहरू जोड्ने "सुनौलो पुल" मानिन्छ, जसले 6G र उच्च-दर सञ्चार प्रणालीहरूको लागि एक आदर्श समाधान प्रदान गर्दछ। समस्या यो हो कि अवस्थित इलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेटरहरूको प्रदर्शन (जस्तैLiNbO₃ मोड्युलेटरTHz फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डमा , InGaAs, र सिलिकन-आधारित सामग्रीहरू) पर्याप्त छैनन्। सिग्नल एटेन्युएशन स्पष्ट छ। काम गर्ने ब्यान्डविथ लगभग १४ GHz छ र अधिकतम क्यारियर फ्रिक्वेन्सी केवल १०० GHz छ, जुन THz सञ्चारको लागि आवश्यक मापदण्डहरू पूरा गर्न धेरै टाढा छ। यस लेखमा, अनुसन्धानकर्ताहरूले नयाँ प्लाज्मा-आधारित मोड्युलेटर विकास गरेका छन्, जसले ३ dB ब्यान्डविथलाई ९९७ GHz मा सफलतापूर्वक बढाएको छ, जुन हालको रेकर्डको दोब्बर हो, जुन चित्र १ मा देखाइएको छ। यो सफलताले परम्परागत प्रविधिहरूको सीमितताहरू मात्र तोड्दैन तर THz सञ्चारको भविष्यको विकासको लागि मार्ग पनि फराकिलो बनाउँछ!
चित्र १ THz ब्यान्डविथ भएको प्लाज्मा इलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेटर
यस नयाँ प्रकारको मोड्युलेटरको मुख्य सफलता "प्लाज्मा प्रभाव" भनिने उच्च-प्रविधिमा निहित छ। कल्पना गर्नुहोस् कि जब धातु न्यानोस्ट्रक्चरको सतहमा प्रकाश चम्किन्छ, यो सामग्रीमा इलेक्ट्रोनहरूसँग प्रतिध्वनित हुन्छ - इलेक्ट्रोनहरू प्रकाशद्वारा संचालित सामूहिक रूपमा दोलन हुन्छन्, विशेष प्रकारको तरंग बनाउँछन्। यो ठ्याक्कै यही उतारचढाव हो जसले सक्षम बनाउँछमोड्युलेटरअत्यन्त उच्च दक्षताका साथ अप्टिकल सिग्नलहरू हेरफेर गर्न। प्रयोगात्मक नतिजाहरूले देखाउँछन् कि मोड्युलेटरले DC (प्रत्यक्ष प्रवाह) देखि १.१४ THz सम्मको दायरा भित्र राम्रो मोड्युलेसन विशेषताहरू प्रदर्शन गर्दछ र ५०० GHz देखि ८०० GHz को फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डमा स्थिर लाभ छ।
मोड्युलेटरको कार्य संयन्त्रको गहिरो अध्ययन गर्न, अनुसन्धान टोलीले विस्तृत समतुल्य सर्किट मोडेल निर्माण गर्यो र सिमुलेशन मार्फत मोड्युलेटरको कार्यसम्पादनमा विभिन्न संरचनात्मक प्यारामिटरहरूको प्रभावको विश्लेषण गर्यो। प्रयोगात्मक नतिजाहरू सैद्धान्तिक मोडेलसँग राम्रोसँग सहमत छन्, जसले मोड्युलेटरको दक्षता र स्थिरतालाई थप प्रमाणित गर्दछ। थप रूपमा, अनुसन्धानकर्ताहरूले सुधार योजना प्रस्ताव गरेका छन्। यो अपेक्षा गरिएको छ कि अनुकूलित डिजाइन मार्फत, यस मोड्युलेटरको सञ्चालन आवृत्ति भविष्यमा 1THz भन्दा बढी हुन सक्छ, र 2THz भन्दा बढी पनि पुग्न सक्छ!
यो अध्ययनले प्लाज्माको ठूलो सम्भावना देखाउँछइलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेटरहरूTHz सञ्चार र फोटोनिक एकीकृत सर्किट (PICs) मा। यो उपकरण, अल्ट्रा-वाइडब्यान्ड, उच्च दक्षता र एकीकरणको विशेषताहरू सहित, THz सिग्नल मोड्युलेसनको लागि एकदमै नयाँ समाधान प्रदान गर्दछ। भविष्यमा, उपकरण डिजाइन र निर्माण प्रक्रियाहरूको थप अनुकूलनको साथ, प्लाज्मा मोड्युलेटरहरूको सञ्चालन आवृत्ति 2 THz भन्दा बढी हुने अपेक्षा गरिएको छ, जसले उच्च डेटा दरहरू र फराकिलो स्पेक्ट्रम कभरेज प्राप्त गर्दछ। THz युगको आगमनको अर्थ छिटो डेटा प्रसारण र अधिक सटीक सेन्सिङ क्षमताहरू मात्र होइन, तर वायरलेस संचार, अप्टिकल कम्प्युटिङ, र बुद्धिमान पत्ता लगाउने जस्ता धेरै क्षेत्रहरूको गहिरो एकीकरणलाई पनि प्रवर्द्धन गर्नेछ। प्लाज्मा इलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेटरहरूको सफलता THz प्रविधिको विकासको नेतृत्व गर्ने एक प्रमुख कदम बन्न सक्छ, जसले भविष्यको सूचना समाजको उच्च-गति अन्तरसम्बन्धको लागि आधार प्रदान गर्दछ।
पोस्ट समय: जुन-०९-२०२५