Ultra-wideband baru 997GHzmodulator elektro-optik
Modulator elektro-optik ultra-wideband baru telah menetapkan rekor bandwidth 997GHz
Baru-baru ini, sebuah tim peneliti di Zurich, Swiss, berhasil mengembangkan modulator elektro-optik ultra-lebar yang beroperasi pada frekuensi 10 MHz hingga 1,14 THz, mencetak rekor bandwidth 3 dB pada 997 GHz, dua kali lipat rekor saat ini. Terobosan ini berkat desain modulator plasma yang dioptimalkan, membuka ruang baru untuk sirkuit terpadu fotonik (PIC) terahertz di masa depan.
Saat ini, komunikasi nirkabel terutama bergantung pada gelombang mikro dan gelombang milimeter, tetapi sumber daya spektrum pita frekuensi ini cenderung jenuh. Meskipun komunikasi optik memiliki bandwidth yang besar, komunikasi ini tidak dapat langsung digunakan untuk transmisi nirkabel di ruang bebas. Oleh karena itu, komunikasi THz dianggap sebagai "jembatan emas" yang menghubungkan jaringan nirkabel dan serat optik, memberikan solusi ideal untuk sistem komunikasi 6G dan yang lebih tinggi. Masalahnya terletak pada kinerja modulator elektro-optik yang ada (sepertiModulator LiNbO₃, InGaAs, dan material berbasis silikon) pada pita frekuensi THz masih jauh dari memadai. Atenuasi sinyal terlihat jelas. Bandwidth kerja hanya sekitar 14 GHz dan frekuensi pembawa maksimum hanya 100 GHz, yang jauh dari memenuhi standar yang dibutuhkan untuk komunikasi THz. Dalam artikel ini, para peneliti telah mengembangkan modulator berbasis plasma baru, yang berhasil meningkatkan bandwidth 3 dB menjadi 997 GHz, dua kali lipat dari rekor saat ini, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Terobosan ini tidak hanya mendobrak batasan teknologi tradisional tetapi juga memperluas jalur bagi pengembangan komunikasi THz di masa depan!
Gambar 1 Modulator elektro-optik plasma dengan bandwidth THz
Terobosan inti dari modulator jenis baru ini terletak pada teknologi canggih yang disebut "efek plasma". Bayangkan ketika cahaya menyinari permukaan nanostruktur logam, cahaya tersebut beresonansi dengan elektron-elektron di dalam material – elektron-elektron tersebut berosilasi secara kolektif, didorong oleh cahaya, membentuk gelombang khusus. Fluktuasi inilah yang memungkinkanalat modulasiuntuk memanipulasi sinyal optik dengan efisiensi yang sangat tinggi. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa modulator menunjukkan karakteristik modulasi yang baik dalam rentang DC (arus searah) hingga 1,14 THz dan memiliki penguatan yang stabil pada pita frekuensi 500 GHz hingga 800 GHz.
Untuk mempelajari mekanisme kerja modulator secara mendalam, tim peneliti membangun model rangkaian ekivalen yang detail dan menganalisis pengaruh berbagai parameter struktural terhadap kinerja modulator melalui simulasi. Hasil eksperimen sesuai dengan model teoritis, yang selanjutnya memverifikasi efisiensi dan stabilitas modulator. Selain itu, para peneliti telah mengusulkan rencana perbaikan. Diharapkan melalui desain yang optimal, frekuensi operasi modulator ini dapat melampaui 1 THz di masa mendatang, dan bahkan mencapai lebih dari 2 THz!
Studi ini menunjukkan potensi besar plasmamodulator elektro-optikdalam komunikasi THz dan sirkuit terpadu fotonik (PIC). Perangkat ini, dengan karakteristik pita lebar ultra, efisiensi tinggi, dan integrasinya, menyediakan solusi baru untuk modulasi sinyal THz. Di masa mendatang, dengan optimalisasi lebih lanjut dalam desain perangkat dan proses manufaktur, frekuensi operasi modulator plasma diperkirakan akan melebihi 2 THz, mencapai laju data yang lebih tinggi dan cakupan spektrum yang lebih luas. Era THz tidak hanya berarti transmisi data yang lebih cepat dan kemampuan penginderaan yang lebih akurat, tetapi juga akan mendorong integrasi mendalam berbagai bidang seperti komunikasi nirkabel, komputasi optik, dan deteksi cerdas. Terobosan modulator elektro-optik plasma dapat menjadi langkah kunci dalam pengembangan teknologi THz, yang menyediakan fondasi bagi interkoneksi berkecepatan tinggi bagi masyarakat informasi masa depan.
Waktu posting: 09-Jun-2025