Исследователи из Университета Оттавы разработали методы для улучшения преобразования частот терагерцовых (ТГц) волн в структурах на основе графена, что открывает новые возможности для более быстрых и эффективных технологий в беспроводной связи и обработке сигналов.

Жан-Мишель Менар, доцент кафедры физики факультета естественных наук, вместе с командой исследователей проложил путь к созданию устройств, способных преобразовывать электромагнитные сигналы в более высокие частоты колебаний. Это эффективно устраняет разрыв между гигагерцовой электроникой и терагерцовой фотоникой.

Терагерцовые волны, находящиеся в дальней инфракрасной области электромагнитного спектра, могут использоваться для неинвазивной визуализации через непрозрачные материалы в целях безопасности и контроля качества. Эти волны имеют огромный потенциал для беспроводной связи, особенно в контексте развития технологий 6G и последующих поколений.

Исследование, опубликованное в журнале Light: Science & Applications, демонстрирует инновационные стратегии повышения терагерцовых нелинейностей в устройствах на основе графена. Команда использовала уникальные оптические свойства графена — квантового материала, состоящего из одного слоя атомов углерода, который может быть легко интегрирован в различные устройства.

«Наше исследование знаменует важный шаг вперёд в повышении эффективности преобразователей терагерцовых частот, что критически важно для мультиспектральных терагерцовых приложений и особенно для будущих систем связи, таких как 6G», — отмечает профессор Менар.

Предыдущие работы по сочетанию терагерцового излучения и графена в основном фокусировались на фундаментальных взаимодействиях света и материи, часто изучая влияние только одного параметра в эксперименте, что приводило к крайне слабым нелинейным эффектам. Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи объединили несколько подходов и продемонстрировали, что путём комбинирования можно значительно усилить нелинейные эффекты в графене при взаимодействии с терагерцовым излучением.

Исследование представляет собой шаг вперёд в преодолении разрыва между гигагерцовой электроникой и терагерцовой фотоникой. Оно открывает путь к созданию устройств, способных преобразовывать электромагнитные сигналы в более высокие частоты колебаний, что может значительно изменить беспроводную связь и обработку сигналов.