Meningkatkan Kecepatan Transmisi Data Optik dengan Faktor Setidaknya 10.000

Ilustrasi Abstrak. Kredit: Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST)

Tingkat pengulangan laser berdenyut 57,8 GHz diperoleh dengan memasukkan resonator yang mengandung graphene. Keterbatasan proses manufaktur diatasi dengan langsung mensintesis graphene ke kabel tembaga (Cu) standar.

Laser yang berdenyut memancarkan cahaya berulang kali dalam waktu singkat saat berkedip. Mereka memiliki keuntungan memfokuskan lebih banyak energi daripada laser gelombang kontinu, yang intensitasnya tetap tidak berubah dari waktu ke waktu. Jika sinyal digital dimuat ke laser berdenyut, setiap pulsa dapat menyandikan beberapa data. Dalam hal ini, semakin tinggi tingkat pengulangan, semakin banyak data yang dapat dikirim. Namun, laser berbasis serat berdenyut konvensional biasanya memiliki batasan untuk meningkatkan jumlah pulsa per detik di atas level MHz.

Institut Sains dan Teknologi Korea (KOTAK) mengumumkan bahwa tim peneliti yang dipimpin oleh Peneliti Senior Dr. Yong-Won Song di Pusat Bahan dan Perangkat Optoelektronik telah mampu menghasilkan pulsa laser dengan kecepatan setidaknya 10.000 kali lebih tinggi daripada yang canggih. Keberhasilan ini dicapai dengan memasukkan resonator tambahan * yang mengandung graphene ke dalam osilator laser serat optik berdenyut yang beroperasi dalam domain femtosecond (10-15 kedua). Kecepatan transmisi dan pemrosesan data diharapkan meningkat secara signifikan dengan menerapkan metode ini pada komunikasi data.

* Resonator: Alat yang menghasilkan gelombang atau getaran pada frekuensi tertentu dengan memanfaatkan fenomena resonansi.

Skema Laser Impuls Pengulangan Tinggi

Graphene (Gf) disintesis langsung pada permukaan kawat Cu yang berfungsi sebagai pusat mikrofiber yang dikendalikan diameter (DCMF) untuk membentuk resonator cincin. Lapisan Gf berada dalam kontak fisik dengan DCMF untuk interaksi nonlinier dengan kerusakan yang benar-benar diminimalkan. Skema pemblokiran mode Gf konvensional tanpa resonator annular dibandingkan dengan skema yang diusulkan. Selain itu, skalabilitas menuju operasi multisaluran dijelaskan. Kredit: Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST)

Tim peneliti KIST mencatat bahwa karakteristik panjang gelombang dan intensitas cahaya laser yang berubah dari waktu ke waktu berhubungan (** Transformasi Fourier). Jika resonator dimasukkan ke dalam osilator laser, panjang gelombang laser yang berdenyut disaring secara berkala, sehingga mengubah pola perubahan intensitas laser. Berdasarkan latar belakang penelitian ini, Song Principal Investigator melakukan sintesis graphene yang memiliki karakteristik menyerap dan menghilangkan cahaya lemah dan memperkuat intensitas dengan hanya melewatkan cahaya kuat ke dalam resonator. Hal ini memungkinkan perubahan intensitas laser dikontrol secara tepat pada kecepatan tinggi, dan dengan demikian laju pengulangan denyut dapat ditingkatkan ke tingkat yang lebih tinggi.

** Transformasi Fourier: Teknik matematika yang menguraikan sinyal menjadi komponen frekuensi. Dengan kata lain, jika suatu fungsi (sinyal) waktu ditransformasikan oleh Fourier, fungsi ini menjadi fungsi frekuensi.

Dr. Yong-won Song

Song Yong-Won di Pusat Bahan dan Perangkat Optoelektronik, KIST. Kredit: Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST)

Selain itu, graphene biasanya disintesis pada permukaan logam katalitik, dan kemudian produk dipisahkan dari katalis dan dipindahkan ke permukaan substrat yang diinginkan. Dalam proses ini, biasanya masalah grafena rusak atau kotoran diperkenalkan. Tim peneliti KIST yang disebutkan di atas telah memecahkan masalah pengurangan efisiensi yang terjadi selama proses pembuatan dengan membentuk graphene langsung pada permukaan kawat tembaga, yang dapat dengan mudah diperoleh, dan selanjutnya menutupi kawat dengan serat optik. Untuk penggunaannya sebagai resonator.

Akibatnya, dimungkinkan untuk mendapatkan frekuensi pengulangan 57,8 GHz, sehingga mengatasi keterbatasan laser berdenyut dalam hal frekuensi pengulangan, biasanya terbatas pada MHz. Selain itu, karakteristik graphene seperti panas yang dihasilkan secara lokal saat laser diserap, telah dimanfaatkan untuk menyesuaikan karakteristik resonator graphene dengan menerapkan laser tambahan ke perangkat.

Peneliti KIST Seong-Jae Lee dari KIST mengatakan: “Dalam skenario saat ini, di mana permintaan untuk lalu lintas data tumbuh secara eksponensial, laser berdenyut ultra cepat yang beroperasi pada kecepatan sangat tinggi dan mengakui fitur tuning diharapkan. Untuk memberikan pendekatan baru untuk beradaptasi dengan skenario transformasi data yang berubah dengan cepat ini. ”Peneliti Utama Song, yang memimpin penelitian ini, menambahkan:“ Kami mengharapkan pengembangan laser berdenyut ultra cepat berdasarkan resonator dan graphene untuk membawa pemimpin kami dalam pengembangan teknologi dan pasar terkait di bidang perangkat informasi optik berbasis material nano. “

Referensi: “Graphene Self-Phase-Lockers Dibentuk Di Sekitar Pusat Kawat Cu untuk Ring Resonators Dimasukkan dalam 57,8 Gigahertz Fiber Pulsed Lasers” oleh Sungjae Lee dan Yong-Won Song, 2 November 2020, ACS Nano.
DOI: 10.1021 / acsnano.0c07355

Studi ini dilakukan dengan hibah dari Kementerian Sains dan TIK (MSIT), dalam kerangka Program Litbang Kelembagaan KIST. Hasil penelitian ini dipublikasikan pada edisi terbaru ACS Nano (JIKA: 14.588, 5,25% teratas di JCR), jurnal internasional di bidang teknologi nano.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

36 galaksi kerdil secara bersamaan memiliki “baby boom” bintang baru

Penemuan tak terduga Rutgers menantang teori modern tentang bagaimana galaksi tumbuh, dan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang alam semesta. Penulis: Universitas Rutgers-New Brunswick Sungguh...

Banyak pasien dengan COVID-19 menghasilkan respons imun yang menyerang jaringan dan organ mereka sendiri.

Sebuah studi yang dipimpin oleh University of Birmingham, yang didanai oleh Konsorsium Imunologi Coronavirus Inggris, menemukan bahwa banyak pasien dengan COVID-19 menimbulkan respons kekebalan...

Sains mudah dibuat: apa itu neutrino steril?

Neutrino steril adalah jenis neutrino khusus yang telah diusulkan untuk menjelaskan beberapa hasil eksperimen yang tidak terduga, tetapi belum ditemukan secara pasti. Para...

Kekeringan jangka panjang mengambil alih AS bagian barat – Tanah dan tanaman berjatuhan

5 Juni 2021 Untuk tahun kedua berturut-turut, kekeringan melanda sebagian besar wilayah Amerika Serikat dari Pegunungan Rocky hingga Pantai Pasifik. Untuk tahun kedua berturut-turut, kekeringan melanda...

Energi matahari dan angin dapat meredakan konflik di sekitar bendungan Renaisans Ethiopia di timur laut Afrika

Megaplatinum terletak di Ethiopia, dekat perbatasan dengan Sudan. Ini adalah pembangkit listrik tenaga air terbesar di Afrika. Penulis: © Google Sebuah studi baru...

Newsletter

Subscribe to stay updated.