Creșteți viteza de transmisie optică a datelor cu un factor de cel puțin 10.000

Ilustrație abstractă. Credit: Institutul Coreean de Știință și Tehnologie (KIST)

A fost atinsă o viteză de repetare a pulsului cu laser de 57,8 GHz prin introducerea unui rezonator care conține grafen. Limitările procesului de producție au fost depășite prin sintetizarea directă a grafenului pe fire standard de cupru (Cu).

Laserele cu impulsuri repetate emit lumină pentru o perioadă scurtă de timp ca și cum ar fi iluminate. Au avantajul de a focaliza mai multă energie decât un laser cu unde continue, a cărui intensitate este menținută neschimbată în timp. Dacă semnalele digitale sunt încărcate pe un laser pulsat, fiecare impuls poate codifica un pic de date. În acest sens, cu cât rata de repetare este mai mare, cu atât mai multe date pot fi transmise. Cu toate acestea, laserele cu impulsuri pe bază de fibră optică au de obicei o limită de creștere a numărului de impulsuri pe secundă peste nivelul MHz.

Institutul Coreean de Știință și Tehnologie (CUTIE) a anunțat că echipa de cercetare condusă de cercetătorul principal Dr. Yong-Won Song de la Centrul pentru materiale și echipamente opto-electronice a reușit să genereze impulsuri laser cu o viteză de cel puțin 10.000 de ori mai mare decât stadiul tehnicii. Această realizare a fost realizată prin inserarea unui rezonator suplimentar * care conține grafen într-un oscilator laser cu fibră optică pulsată care funcționează în câmpul femtosecundelor (10-15 secunde) Viteza de transmitere și prelucrare a datelor este de așteptat să crească semnificativ prin aplicarea acestei metode la comunicațiile de date.

* Rezonator: Un dispozitiv care generează unde sau vibrații la o anumită frecvență utilizând fenomenul de rezonanță.

Circuit laser pulsat de mare viteză

Grafenul (Gf) a fost sintetizat direct pe suprafața unui fir de Cu care a acționat ca un dispersor pentru micro-fibre cu diametru controlat (DCMF) pentru a forma rezonatorul inelar. Stratul Gf a contactat fizic DCMF pentru interacțiune neliniară cu daune complet minimizate. Schema convențională de închidere a modului Gf fără un rezonator inelar este comparată cu schema propusă. De asemenea, este descris scalarea către funcționarea multicanal. Credit: Institutul Coreean de Știință și Tehnologie (KIST)

Echipa de cercetare KIST a observat că lungimea de undă și caracteristicile de intensitate ale luminii laser care se schimbă în timp sunt corelate (transformată Fourier). Dacă un rezonator este introdus în oscilatorul laser, lungimea de undă a laserului pulsat este filtrată periodic, modificându-se astfel tiparul de schimbare a intensității laserului. Pe baza acestei cercetări de fond, Lead Song Researcher a sintetizat grafenul, care are caracteristicile de a absorbi și a elimina lumina slabă și de a amplifica intensitatea, trecând doar lumină puternică în rezonator. Acest lucru permite ca schimbarea intensității laserului să fie controlată cu precizie la o viteză mare și, astfel, rata de repetare a impulsurilor poate fi crescută la un nivel mai ridicat.

** Transformată Fourier: O tehnică matematică care descompune un semnal în componente de frecvență. Cu alte cuvinte, dacă o funcție de timp (semnal) este transformată într-un Fourier, această funcție devine o funcție de frecvență.

Melodia câștigată de Dr.  Yong

Dr. Song Yong-Won la Centrul pentru materiale și echipamente opto-electronice, KIST. Credit: Institutul Coreean de Știință și Tehnologie (KIST)

Mai mult, grafenul este sintetizat în mod tipic pe suprafața unui metal catalitic, iar apoi produsul este separat de catalizator și transferat pe suprafața unui substrat dorit. În acest proces, s-a întâmplat, de obicei, ca grafenul să fie deteriorat sau să se introducă impurități. Echipa de cercetători KIST menționată mai sus a rezolvat problema de eficiență redusă care a apărut în timpul procesului de fabricație prin formarea grafenului direct pe suprafața unui fir de cupru, care este ușor accesibil, și acoperirea suplimentară a firului cu o fibră optică pentru utilizarea sa. Ca rezonator.

Ca rezultat, a fost posibil să se obțină o rată de repetare de 57,8 GHz, depășind astfel limitele laserelor pulsate în ceea ce privește rata de repetare, de obicei limitată la MHz. În plus, caracteristica grafenului, astfel încât căldura este generată local atunci când laserul este absorbit, a fost utilizată pentru a regla caracteristicile rezonatorului de grafen prin aplicarea unui laser suplimentar dispozitivului.

Cercetătorul Seong-Jae Lee de la KIST a declarat: „În scenariul actual, în care cererea pentru traficul de date crește exponențial, se așteaptă ca laserele cu impulsuri ultra-rapide care funcționează la viteze foarte mari și acceptă caracteristici de reglare să ofere o nouă abordare a adaptării cercetătorului principal Song, care a condus cercetarea, a adăugat: „Ne așteptăm ca dezvoltarea de lasere cu impulsuri ultra-rapide bazate pe rezonator și grafen să ne aducă conducerea în dezvoltarea tehnologiei și a pieței conexe în domeniul echipamente de informații optice bazate pe nanomateriale. ”

Referință: „Dulapuri autofazate din grafen formate în jurul unui butuc cu sârmă pentru rezonatori cu inel pulsat cu fibră laser de 57,8 Gigahertz” de Sungjae Lee și Yong-Won Song, 2 noiembrie 2020, ACS Nano.
DOI: 10.1021 / acsnano.0c07355

Acest studiu a fost realizat cu o subvenție din partea Ministerului Științei și TIC (MSIT), ca parte a Programului instituțional de cercetare și dezvoltare al KIST. Rezultatele acestui studiu au fost publicate în ultimul număr al ACS Nano (IF: 14.588, 5,25% de top în JCR), un jurnal internațional în domeniul nanotehnologiei.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Apneea obstructivă în somn este frecventă la persoanele cu tulburări cognitive – este tratabilă

O tulburare de somn tratabilă în mod obișnuit la persoanele cu probleme de gândire și memorie. Apnee obstructivă în somn - respirația se oprește de...

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Utilizarea moleculelor vibrante pentru a investiga proprietățile undelor materiei

Ionii moleculari HD + (perechi de puncte galbene și roșii) într-o capcană de ioni (gri) sunt iradiați de o undă laser (roșu). Acest...

Newsletter

Subscribe to stay updated.