Modulateur à puce unique de 10MHz à 1THz
Des chercheurs de l’ETH Suisse ont mis au point un modulateur capable de convertir des données électriques de 10 MHz à 1,14 THz en signaux optiques dans un seul composant.
Le modulateur plasmonique mis au point par une équipe de l’ETH Zurich pourrait être utilisé pour les réseaux 6G. Un circuit intégré photonique (PIC) a déjà été construit par la société essaimée Polariton Technologies, qui cherche à commercialiser la technologie.
L’équipe a démontré une réponse en fréquence au-delà de 1 THz et a développé un modèle de circuit équivalent du modulateur. Nos résultats montrent que les modulateurs plasmoniques sont particulièrement adaptés aux PICs THz.
« Notre modulateur permet de convertir directement et donc efficacement les signaux radio et autres signaux électriques en signaux optiques », explique Yannik Horst, qui a travaillé sur ce composant dans le cadre de sa thèse de doctorat. « Nous couvrons toute la gamme de fréquences avec un seul composant. Il est donc extrêmement polyvalent en termes d’applications », ajoute M. Horst.
Le modulateur se compose de deux déphaseurs plasmoniques parallèles reliés par des plots de contact GSG, appliquant directement le champ THz à travers des fentes de 10-15 µm de long et de 100 nm de large.
La lumière se propage à travers un guide d’ondes en silicium jusqu’au modulateur plasmonique et interagit avec le matériau électro-optique organique non linéaire (OEO, vert clair) qui remplit la fente. Un signal de fréquence THz est généré par une source externe à partir du signal électrique et envoyé au modulateur plasmonique où le champ THz est également fortement confiné et encodé sur la porteuse optique.
Le signal optique modulé qui en résulte est couplé à un guide d’ondes en Si, puis sort du PIC par un autre réseau. Huit sources différentes basées sur des mélangeurs électriques ont été utilisées pour générer des signaux THz sinusoïdaux dans une gamme de fréquences allant de 10 MHz à 1,14 THz.
Le composant obtenu a une largeur de bande électro-optique de 3 dB de 997 GHz, soit plus du double de celle des autres dispositifs.
Les modulateurs de ce type pourraient être utilisés partout où de grands volumes de données sont transmis, comme un pont entre le monde électrique et la transmission de données par la lumière. « Les données sont toujours présentes au départ sous forme électrique et, de nos jours, leur transmission passe toujours par des fibres optiques à un moment ou à un autre », a déclaré Jürg Leuthold, professeur de photonique et de communications à l’ETH de Zurich.
Parmi les autres applications potentielles, citons la transmission de données par fibre optique dans et entre les centres de calcul à haute performance, ainsi que la technologie de mesure à haute performance, notamment les techniques d’imagerie en médecine, les méthodes spectroscopiques pour l’analyse des matériaux, les scanners de bagages dans les aéroports ou la technologie radar. Certains appareils fonctionnent déjà dans la gamme des térahertz.
Le modulateur a été développé à l’ETH Zurich et fabriqué par Polariton, une spin-off du groupe de Leuthold.
www.ethz.ch ; doi.org/10.1364/OPTICA.544016; www.polariton.ch/
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