નવું અલ્ટ્રા-વાઇડબેન્ડ 997GHzઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર
એક નવા અલ્ટ્રા-વાઇડબેન્ડ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરે 997GHz નો બેન્ડવિડ્થ રેકોર્ડ બનાવ્યો છે.
તાજેતરમાં, સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડના ઝુરિચમાં એક સંશોધન ટીમે સફળતાપૂર્વક એક અલ્ટ્રા-વાઇડબેન્ડ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર વિકસાવ્યું છે જે 10 MHz થી 1.14 THz સુધીની ફ્રીક્વન્સીઝ પર કાર્ય કરે છે, જેણે 997 GHz પર 3 dB બેન્ડવિડ્થ રેકોર્ડ સેટ કર્યો છે, જે વર્તમાન રેકોર્ડ કરતા બમણું છે. આ સફળતા પ્લાઝ્મા મોડ્યુલેટરની ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ ડિઝાઇનને આભારી છે, જે ભવિષ્યના ટેરાહર્ટ્ઝ ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ (PICs) માટે એકદમ નવી જગ્યા ખોલે છે.
હાલમાં, વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશન મુખ્યત્વે માઇક્રોવેવ્સ અને મિલિમીટર તરંગો પર આધાર રાખે છે, પરંતુ આ ફ્રીક્વન્સી બેન્ડના સ્પેક્ટ્રમ સંસાધનો સંતૃપ્ત થવાનું વલણ ધરાવે છે. ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશનમાં મોટી બેન્ડવિડ્થ હોવા છતાં, તેનો ઉપયોગ ખાલી જગ્યામાં વાયરલેસ ટ્રાન્સમિશન માટે સીધો થઈ શકતો નથી. તેથી, THz કોમ્યુનિકેશનને વાયરલેસ અને ફાઇબર-ઓપ્ટિક નેટવર્ક્સને જોડતો "ગોલ્ડન બ્રિજ" માનવામાં આવે છે, જે 6G અને ઉચ્ચ-દરની સંચાર પ્રણાલીઓ માટે આદર્શ ઉકેલ પૂરો પાડે છે. સમસ્યા એ છે કે હાલના ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર્સ (જેમ કેLiNbO₃ મોડ્યુલેટરTHz ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં (InGaAs, અને સિલિકોન-આધારિત સામગ્રી) પૂરતા નથી. સિગ્નલ એટેન્યુએશન સ્પષ્ટ છે. કાર્યકારી બેન્ડવિડ્થ ફક્ત 14 GHz છે અને મહત્તમ વાહક આવર્તન ફક્ત 100 GHz છે, જે THz કોમ્યુનિકેશન માટે જરૂરી ધોરણોને પૂર્ણ કરવાથી ઘણી દૂર છે. આ લેખમાં, સંશોધકોએ એક નવું પ્લાઝ્મા-આધારિત મોડ્યુલેટર વિકસાવ્યું છે, જે 3 dB બેન્ડવિડ્થને સફળતાપૂર્વક 997 GHz સુધી વધારીને વર્તમાન રેકોર્ડ કરતા બમણું છે, જેમ કે આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. આ સફળતા ફક્ત પરંપરાગત તકનીકોની મર્યાદાઓને તોડે છે પણ THz કોમ્યુનિકેશનના ભાવિ વિકાસ માટેનો માર્ગ પણ વિસ્તૃત કરે છે!
આકૃતિ 1 THz બેન્ડવિડ્થ સાથે પ્લાઝ્મા ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર
આ નવા પ્રકારના મોડ્યુલેટરની મુખ્ય સફળતા "પ્લાઝ્મા ઇફેક્ટ" નામની હાઇ-ટેકમાં રહેલી છે. કલ્પના કરો કે જ્યારે ધાતુના નેનોસ્ટ્રક્ચરની સપાટી પર પ્રકાશ ચમકે છે, ત્યારે તે સામગ્રીમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન સાથે પડઘો પાડે છે - ઇલેક્ટ્રોન પ્રકાશ દ્વારા સંચાલિત થઈને સામૂહિક રીતે ઓસીલેટ થાય છે, જે એક ખાસ પ્રકારની તરંગ બનાવે છે. આ વધઘટ જ આને સક્ષમ બનાવે છે.મોડ્યુલેટરઅત્યંત ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા સાથે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને હેરફેર કરવા માટે. પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે મોડ્યુલેટર DC (ડાયરેક્ટ કરંટ) થી 1.14 THz ની રેન્જમાં સારી મોડ્યુલેશન લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે અને 500 GHz થી 800 GHz ની ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં સ્થિર ગેઇન ધરાવે છે.
મોડ્યુલેટરની કાર્ય પદ્ધતિનો ઊંડાણપૂર્વક અભ્યાસ કરવા માટે, સંશોધન ટીમે વિગતવાર સમકક્ષ સર્કિટ મોડેલ બનાવ્યું અને સિમ્યુલેશન દ્વારા મોડ્યુલેટરના પ્રદર્શન પર વિવિધ માળખાકીય પરિમાણોના પ્રભાવનું વિશ્લેષણ કર્યું. પ્રાયોગિક પરિણામો સૈદ્ધાંતિક મોડેલ સાથે સારા સંમત છે, જે મોડ્યુલેટરની કાર્યક્ષમતા અને સ્થિરતાને વધુ ચકાસે છે. વધુમાં, સંશોધકોએ એક સુધારણા યોજનાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે. એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે ઑપ્ટિમાઇઝ ડિઝાઇન દ્વારા, આ મોડ્યુલેટરની ઓપરેટિંગ આવર્તન ભવિષ્યમાં 1THz કરતાં વધી શકે છે, અને 2THz કરતાં પણ વધુ સુધી પહોંચી શકે છે!
આ અભ્યાસ પ્લાઝ્માની મહાન સંભાવના દર્શાવે છેઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરTHz કોમ્યુનિકેશન અને ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સ (PICs) માં. આ ઉપકરણ, અલ્ટ્રા-વાઇડબેન્ડ, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને સંકલનક્ષમતાની લાક્ષણિકતાઓ સાથે, THz સિગ્નલ મોડ્યુલેશન માટે એક નવો ઉકેલ પૂરો પાડે છે. ભવિષ્યમાં, ઉપકરણ ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓના વધુ ઑપ્ટિમાઇઝેશન સાથે, પ્લાઝ્મા મોડ્યુલેટરની ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સી 2 THz કરતાં વધી જવાની અપેક્ષા છે, જે ઉચ્ચ ડેટા દર અને વ્યાપક સ્પેક્ટ્રમ કવરેજ પ્રાપ્ત કરશે. THz યુગના આગમનનો અર્થ ફક્ત ઝડપી ડેટા ટ્રાન્સમિશન અને વધુ સચોટ સેન્સિંગ ક્ષમતાઓ જ નહીં, પરંતુ વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશન, ઓપ્ટિકલ કમ્પ્યુટિંગ અને બુદ્ધિશાળી શોધ જેવા બહુવિધ ક્ષેત્રોના ઊંડા એકીકરણને પણ પ્રોત્સાહન આપશે. પ્લાઝ્મા ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર્સની પ્રગતિ THz ટેકનોલોજીના વિકાસ તરફ દોરી જતું એક મુખ્ય પગલું બની શકે છે, જે ભવિષ્યની માહિતી સમાજના હાઇ-સ્પીડ ઇન્ટરકનેક્શન માટે પાયો પૂરો પાડે છે.
પોસ્ટ સમય: જૂન-૦૯-૨૦૨૫