Дослідники розробили плазмонний модулятор нового покоління, що дозволяє здійснювати оптичну передачу даних на рекордних терагерцових частотах. Ця інновація має потенціал змінити 6G, обчислювальні технології та медичну візуалізацію, зробивши передачу даних швидшою та ефективнішою.
- Модулятор перетворює електричні сигнали на оптичні для високошвидкісної передачі даних.
- Дослідники з ETH Zurich досягли нового рекорду, перевищивши частоту в один терагерц.
- Ця технологія підвищує ефективність волоконно-оптичних мереж, обробляючи дані з безпрецедентною швидкістю.
- Вона має потенційні застосування в мобільних мережах нового покоління (6G) та інших високошвидкісних системах передачі даних.
Подолання терагерцового бар’єра
Плазмонні модулятори – це крихітні пристрої, що перетворюють електричні сигнали на оптичні для передачі через оптоволоконні мережі. Досі жоден модулятор цього типу не міг працювати на частотах, що перевищують терагерц (понад трильйон коливань на секунду). Проте команда під керівництвом професора фотоніки та комунікацій ETH Zurich Юрга Лойтгольда досягла цього прориву. Раніше подібні модулятори працювали лише в діапазоні 100–200 гігагерц, що робить цей розвиток у 5–10 разів швидшим.
Ці модулятори є ключовою ланкою між електронними та оптичними комунікаціями, дозволяючи передавати величезні обсяги даних. «Дані завжди спочатку представлені в електричній формі, а сьогодні їх передача майже завжди включає оптоволоконні мережі», – пояснює професор Лойтгольд.
Майбутнє комунікацій 6G
Наступне покоління мобільного зв’язку (6G) працюватиме в терагерцовому діапазоні, а його основою будуть оптоволоконні технології, що з’єднують базові станції. «Наш модулятор дозволяє безпосередньо та ефективно перетворювати радіосигнали та інші електричні сигнали в оптичні», – зазначає Яннік Горст, який працював над компонентом під час своєї докторської дисертації.
Розширення застосувань поза межами телекомунікацій
Хоча передача терагерцових сигналів через оптичні волокна вже можлива, цей процес є складним і вимагає використання кількох дорогих компонентів. Новий модулятор дозволяє здійснювати це безпосередньо, знижуючи енергоспоживання та підвищуючи точність вимірювань. Більше того, нинішні технології потребують різних компонентів для роботи в різних частотних діапазонах. Новий модулятор може працювати з будь-якою частотою в діапазоні від 10 мегагерц до 1,14 терагерца. «Ми покриваємо весь частотний спектр одним пристроєм, що робить його надзвичайно універсальним у застосуванні», – додає Горст.
Інші можливі застосування включають передачу даних через оптичне волокно в обчислювальних центрах, високоточні вимірювальні технології, зокрема медичну візуалізацію, спектроскопічний аналіз матеріалів, а також системи безпеки, як-от багажні сканери в аеропортах і радарні технології. Деякі пристрої такого типу вже працюють у терагерцовому діапазоні.
Революційний дизайн і ринковий потенціал
Новий модулятор – це наноструктура, виготовлена з різних матеріалів, зокрема золота. Він використовує взаємодію світла з вільними електронами всередині золота. Технологія була розроблена в ETH Zurich, а сам пристрій виготовлений компанією Polariton Technologies, яка є стартапом ETH. Наразі компанія працює над впровадженням терагерцового модулятора на ринок, щоб його можна було широко використовувати в майбутніх системах передачі даних і вимірювальних технологіях.