Ultra-wideband baru 997GHzmodulator elektro-optik
Modulator elektro-optik ultra-lebar baru telah menetapkan rekor bandwidth 997GHz
Baru-baru ini, tim peneliti di Zurich, Swiss, telah berhasil mengembangkan modulator elektro-optik ultra-lebar yang beroperasi pada frekuensi mulai dari 10 MHz hingga 1,14 THz, yang menetapkan rekor lebar pita 3 dB pada 997 GHz, yang dua kali lipat dari rekor saat ini. Terobosan ini dikaitkan dengan desain modulator plasma yang dioptimalkan, yang membuka ruang baru untuk sirkuit terpadu fotonik (PIC) terahertz di masa mendatang.
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 lebar pita yang besar, komunikasi tersebut 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, yang menyediakan solusi ideal untuk sistem komunikasi 6G dan tingkat yang lebih tinggi. Masalahnya terletak pada kinerja modulator elektro-optik yang ada (sepertiModulator LiNbO₃, InGaAs, dan bahan berbasis silikon) dalam pita frekuensi THz masih jauh dari memadai. Redaman sinyal terlihat jelas. Lebar pita 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 lebar pita 3 dB menjadi 997 GHz, yang 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 untuk pengembangan komunikasi THz di masa mendatang!
Gambar 1 Modulator elektro-optik plasma dengan lebar pita THz
Terobosan inti dari jenis modulator baru ini terletak pada teknologi tinggi yang disebut “efek plasma”. Bayangkan ketika cahaya bersinar pada permukaan nanostruktur logam, ia beresonansi dengan elektron dalam material – elektron berosilasi secara kolektif didorong oleh cahaya, membentuk jenis 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 dalam pita frekuensi 500 GHz hingga 800 GHz.
Untuk mempelajari mekanisme kerja modulator secara mendalam, tim peneliti membangun model rangkaian ekivalen yang terperinci dan menganalisis pengaruh berbagai parameter struktural terhadap kinerja modulator melalui simulasi. Hasil eksperimen sangat sesuai dengan model teoritis, yang selanjutnya memverifikasi efisiensi dan stabilitas modulator. Selain itu, para peneliti telah mengusulkan rencana perbaikan. Diharapkan melalui desain yang dioptimalkan, frekuensi operasi modulator ini dapat melampaui 1THz di masa mendatang, dan bahkan mencapai lebih dari 2THz!
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 kemampuan integrasi, menyediakan solusi baru untuk modulasi sinyal THz. Di masa mendatang, dengan optimalisasi lebih lanjut dari desain perangkat dan proses manufaktur, frekuensi operasi modulator plasma diharapkan dapat melampaui 2 THz, mencapai kecepatan data yang lebih tinggi dan cakupan spektrum yang lebih luas. Munculnya 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 yang memimpin pengembangan teknologi THz, menyediakan fondasi untuk interkoneksi berkecepatan tinggi dari masyarakat informasi masa depan.
Waktu posting: 09-Jun-2025