En route vers un traitement de signal à 10THz

4 juillet 2018

Par eeNews Europe

TestandMeasurement PowerManagement Optoelectronics Interconnect & cables

Alexander Holleitner et Reinhard Kienberger de l’Université technique de Munich ont réussi à générer des impulsions électriques dans la gamme de fréquences allant jusqu’à 10 térahertz en utilisant des antennes plasmoniques sur une puce de test avec substrat en saphir. Le record précédent de connexion sur une puce étaient de 1THz.

La forme des antennes asymétriques de taille nanométrique est la clé de sorte qu’une impulsion laser focalisée par des lentilles excite les antennes, elles émettent alors plus d’électrons sur leur côté pointu que sur les autres. Un courant électrique circule entre les contacts – mais seulement tant que les antennes sont excitées par le laser.

« Dans la photoémission, l’impulsion de lumière provoque l’émission d’électrons du métal vers le vide », a déclaré Christoph Karnetzky, auteur principal de l’article publié dans Nature aujourd’hui. « Tous les effets d’éclairage sont plus forts sur le côté pointu, y compris la photoémission que nous utilisons pour générer une petite quantité de courant. » Ce travail est financé par le Conseil européen de la recherche (CER) dans le cadre du projet NanoREAL et de la «Nanosystems Initiative Munich» (NIM).

Les impulsions lumineuses n’ont duré que quelques femtosecondes, produisant des impulsions électriques d’une durée similaire, donc une impulsion laser femtoseconde avec une fréquence de 200 térahertz pourrait générer un signal térahertz ultra court avec une fréquence allant jusqu’à 10 térahertz dans les circuits de la puce , dit Karnetzky.

Les chercheurs ont utilisé le saphir comme matériau de la puce parce qu’il ne peut pas être stimulé optiquement et, par conséquent, ne cause aucune interférence avec les lasers à la longueur d’onde standard de 1500 nm qui sont utilisés dans les câbles à fibres optiques.

Une découverte clé était que les impulsions électriques et les impulsions térahertz ne dépendaient pas linéairement de la puissance d’excitation du laser utilisé. Ceci indique que la photoémission dans les antennes est déclenchée par l’absorption de plusieurs photons par impulsion lumineuse.

« De telles impulsions rapides, non linéaires sur la puce n’existaient pas auparavant », a déclaré Alexander Holleitner. En utilisant cet effet, il espère découvrir des effets d’émission tunnel encore plus rapides dans les antennes et les utiliser pour des applications sur puce. La structure est particulièrement intéressante car les nano-antennes peuvent être intégrées dans des circuits térahertz d’une taille de quelques millimètres seulement.