Nouvelle bande ultra-large 997 GHzmodulateur électro-optique
Un nouveau modulateur électro-optique ultra-large bande a établi un record de bande passante de 997 GHz.
Récemment, une équipe de recherche zurichoise a mis au point un modulateur électro-optique ultra-large bande fonctionnant sur une plage de fréquences allant de 10 MHz à 1,14 THz, établissant un nouveau record de bande passante à -3 dB à 997 GHz, soit le double du record précédent. Cette avancée majeure est attribuée à la conception optimisée des modulateurs à plasma, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour les futurs circuits intégrés photoniques (PIC) térahertz.
Actuellement, les communications sans fil reposent principalement sur les micro-ondes et les ondes millimétriques, mais les ressources spectrales de ces bandes de fréquences tendent à être saturées. Bien que les communications optiques disposent d'une large bande passante, elles ne peuvent être utilisées directement pour la transmission sans fil en espace libre. Par conséquent, les communications THz sont considérées comme le « pont d'or » reliant les réseaux sans fil et les réseaux à fibre optique, offrant une solution idéale pour les systèmes de communication 6G et à débit supérieur. Le problème réside dans les performances des modulateurs électro-optiques existants (tels que…).modulateur LiNbO₃L'utilisation de matériaux à base d'InGaAs et de silicium dans la bande de fréquences THz est loin d'être suffisante. L'atténuation du signal est importante. La bande passante utile n'est que d'environ 14 GHz et la fréquence porteuse maximale de 100 GHz, ce qui est loin de répondre aux exigences des communications THz. Dans cet article, des chercheurs ont développé un nouveau modulateur à plasma, permettant d'augmenter la bande passante à 3 dB jusqu'à 997 GHz, soit le double du record actuel, comme illustré sur la figure 1. Cette avancée majeure non seulement lève les limitations des technologies traditionnelles, mais ouvre également de nouvelles perspectives pour le développement futur des communications THz !
Figure 1 Modulateur électro-optique à plasma avec bande passante THz
L'avancée majeure de ce nouveau type de modulateur réside dans une technologie de pointe appelée « effet plasma ». Imaginez que lorsqu'un rayon lumineux éclaire la surface d'une nanostructure métallique, il entre en résonance avec les électrons du matériau. Ces derniers oscillent collectivement sous l'effet de la lumière, formant une onde particulière. C'est précisément cette fluctuation qui permet…modulateurCe dispositif permet de manipuler des signaux optiques avec une efficacité extrêmement élevée. Les résultats expérimentaux montrent que le modulateur présente de bonnes caractéristiques de modulation dans la gamme de fréquences allant du courant continu à 1,14 THz et un gain stable dans la bande de fréquences de 500 GHz à 800 GHz.
Afin d'étudier en profondeur le mécanisme de fonctionnement du modulateur, l'équipe de recherche a élaboré un modèle de circuit équivalent détaillé et analysé, par simulation, l'influence de différents paramètres structurels sur ses performances. Les résultats expérimentaux concordent avec le modèle théorique, confirmant ainsi l'efficacité et la stabilité du modulateur. De plus, les chercheurs ont proposé un plan d'amélioration. Grâce à une conception optimisée, la fréquence de fonctionnement de ce modulateur devrait pouvoir dépasser 1 THz, voire atteindre plus de 2 THz !
Cette étude démontre le grand potentiel du plasmamodulateurs électro-optiquesDans le domaine des communications THz et des circuits intégrés photoniques (PIC), ce dispositif, grâce à ses caractéristiques d'ultra-large bande, de haute efficacité et d'intégrabilité, offre une solution inédite pour la modulation des signaux THz. À l'avenir, avec l'optimisation de sa conception et de ses procédés de fabrication, la fréquence de fonctionnement des modulateurs à plasma devrait dépasser 2 THz, permettant ainsi des débits de données plus élevés et une couverture spectrale plus étendue. L'avènement de l'ère THz signifie non seulement une transmission de données plus rapide et des capacités de détection plus précises, mais favorisera également une intégration plus poussée de multiples domaines tels que les communications sans fil, le calcul optique et la détection intelligente. La percée des modulateurs électro-optiques à plasma pourrait constituer une étape clé dans le développement de la technologie THz, jetant les bases de l'interconnexion à haut débit de la société de l'information de demain.
Date de publication : 9 juin 2025