Nuevo modulador electroóptico de banda ultraancha de 997 GHz

Nueva banda ultraancha de 997 GHzmodulador electroóptico

Un nuevo modulador electroóptico de banda ultraancha ha establecido un récord de ancho de banda de 997 GHz.

Recientemente, un equipo de investigación en Zúrich, Suiza, ha desarrollado con éxito un modulador electroóptico de banda ultraancha que opera en frecuencias comprendidas entre 10 MHz y 1,14 THz, estableciendo un récord de ancho de banda de 3 dB a 997 GHz, el doble del récord actual. Este avance se atribuye al diseño optimizado de los moduladores de plasma, lo que abre un campo completamente nuevo para los futuros circuitos integrados fotónicos (PIC) de terahercios.

En la actualidad, la comunicación inalámbrica se basa principalmente en microondas y ondas milimétricas, pero los recursos espectrales de estas bandas de frecuencia tienden a saturarse. Si bien la comunicación óptica posee un gran ancho de banda, no puede utilizarse directamente para la transmisión inalámbrica en el espacio libre. Por lo tanto, la comunicación en el rango de los terahercios (THz) se considera el puente dorado que conecta las redes inalámbricas y de fibra óptica, ofreciendo una solución ideal para los sistemas de comunicación 6G y de mayor velocidad. El problema radica en el rendimiento de los moduladores electroópticos existentes (como los de fibra óptica).modulador de LiNbO₃El rendimiento de las tecnologías actuales (como InGaAs y materiales basados ​​en silicio) en la banda de frecuencia de THz es insuficiente. La atenuación de la señal es evidente. El ancho de banda de trabajo es de tan solo unos 14 GHz y la frecuencia portadora máxima es de solo 100 GHz, lo que está lejos de cumplir con los estándares requeridos para la comunicación en THz. En este artículo, investigadores han desarrollado un nuevo modulador basado en plasma, logrando aumentar el ancho de banda de 3 dB a 997 GHz, duplicando el récord actual, como se muestra en la Figura 1. Este avance no solo supera las limitaciones de las tecnologías tradicionales, sino que también abre nuevas posibilidades para el desarrollo futuro de la comunicación en THz.

Figura 1. Modulador electroóptico de plasma con ancho de banda de THz

El principal avance de este nuevo tipo de modulador reside en la alta tecnología denominada "efecto plasma". Imagine que cuando la luz incide sobre la superficie de una nanoestructura metálica, resuena con los electrones del material; los electrones oscilan colectivamente impulsados ​​por la luz, formando un tipo especial de onda. Es precisamente esta fluctuación la que permite...moduladorpara manipular señales ópticas con una eficiencia extremadamente alta. Los resultados experimentales muestran que el modulador presenta buenas características de modulación en el rango de CC (corriente continua) a 1,14 THz y tiene una ganancia estable en la banda de frecuencia de 500 GHz a 800 GHz.

Para estudiar a fondo el mecanismo de funcionamiento del modulador, el equipo de investigación construyó un modelo de circuito equivalente detallado y analizó la influencia de diferentes parámetros estructurales en su rendimiento mediante simulación. Los resultados experimentales concuerdan con el modelo teórico, lo que verifica aún más la eficiencia y la estabilidad del modulador. Además, los investigadores han propuesto un plan de mejora. Se espera que, mediante un diseño optimizado, la frecuencia de operación de este modulador pueda superar 1 THz en el futuro, ¡e incluso alcanzar más de 2 THz!

Este estudio demuestra el gran potencial del plasmamoduladores electroópticosEn el ámbito de las comunicaciones en el rango de los terahercios (THz) y los circuitos integrados fotónicos (PIC), este dispositivo, gracias a sus características de banda ultraancha, alta eficiencia e integrabilidad, ofrece una solución innovadora para la modulación de señales THz. En el futuro, con la optimización del diseño y los procesos de fabricación, se espera que la frecuencia de operación de los moduladores de plasma supere los 2 THz, logrando mayores velocidades de datos y una cobertura espectral más amplia. La llegada de la era THz no solo implica una transmisión de datos más rápida y capacidades de detección más precisas, sino que también impulsará la integración profunda de múltiples campos, como las comunicaciones inalámbricas, la computación óptica y la detección inteligente. El avance de los moduladores electroópticos de plasma podría convertirse en un paso clave para el desarrollo de la tecnología THz, sentando las bases para la interconexión de alta velocidad de la futura sociedad de la información.