Ongebruikte bandbreedte benutten en zuiniger ompolen in Nature Photonics
Het wetenschappelijk tijdschrift Nature Photonics publiceert maandag 3 oktober twee papers van natuurkundigen van de Radboud Universiteit en het FELIX-lab. Beide bieden op termijn oplossingen van actuele problemen met communicatietechnologie.
Onderzoekers Giel Berden en Afric Meijer vonden een methode uit om een ongebruikte bandbreedte van het overvolle draadloze netwerk te gebruiken, het terahertzgebied. De onderzoekers van het FELIX Laboratory van de Radboud Universiteit ontwikkelden een 'Optical Single Side Band (OSSB) modulator'. Hiermee kunnen THz-golven onverstoord door een glasvezel worden verstuurd.
Onbewerkt genereert laserlicht twee zijbanden (kleuren) die met elkaar interfereren. De modulator waarover Nature Photonics nu publiceert, is een methode die deze vervorming van informatie voorkomt.
"Onze publicatie is echt een proof of principle, om de techniek daadwerkelijk te gebruiken zijn nog veel stappen nodig, zoals het verkleinen van het ontwerp voor microfabricatie en verbeteringen in efficiëntie. Onze hoop is nu dat het bedrijfsleven deze techniek verder uitwerkt," aldus FELIX-onderzoeker Giel Berden.
De THz-OSSB-modulator is een bijproduct van het onderzoek van TeraOptronics bij de THz-laser FLARE aan de Radboud Universiteit. "Het apparaat om de kleur van het FLARE-laserlicht te bepalen, was perfect geschikt om ook THz-OSSB te kunnen waarnemen", aldus Meijer. Co-auteur Wim van der Zande, momenteel Director of Research bij ASML, voegt toe: "De bijzondere terahertzlaser FLARE en Afric's interesse om communicatie uit te breiden met terahertz waren beide nodig om deze impact te maken op een voor ons nieuw vakgebied."
Schakelen met een elektrisch veld
Magneetdeskundigen Alexej Kimel en Rostislav Mikhaylovskiy ontdekten dat het mogelijk moet zijn magneten met zwakke elektrische pulsen razendsnel om te polen. Dit zou een veel energiezuiniger opslag van data mogelijk maken.
"Onze ontdekking maakt de lang gekoesterde technologische ambitie waar om magnetische bits directe en snel te manipuleren met om een elektrisch veld. We gebruiken hiervoor terahertz frequenties," zegt Rostislav Mikhaylovskiy die het project leidde aan de Radboud Universiteit. Het werk bouwt voort op dat van de groep van Theo Rasing die licht inzet om magneten om te polen. De nieuwe manier is even snel, maar gebruikt veel minder energie. Dat is momenteel een belangrijk thema in de datatechnologie.
Mikhaylovskiy denkt dat de ontdekking binnen afzienbare tijd toegepast kan worden in de dataopslag met gebruik van hoge-frequentie transistor-amplifiers en de juiste antennes. Vervolgonderzoek zal plaatsvinden in FELIX, de vrije-elektronenlaserfaciliteit van de Radboud Universiteit. De daar aanwezige lasers zijn zeer geschikt om terahertzcontrole van magnetisatie te testen. De golflengte van de FELIX-laser is gelijk aan die in deze studie is gebruikt. Bovendien kan de golflengte van de FELIX-laser worden aangepast om te zoeken naar de snelste en energie-efficiëntste manier om magnetische bits te schakelen.
Referenties
A.S. Meijer, G. Berden, D.D. Arslanov, M. Ozerov, R.T. Jongma & W.J. van der Zande, 'An ultrawide-bandwidth single-sideband modulator for terahertz', Nature Photonics, 3 oktober 2016, doi: 10.1038/nphoton.2016.182
S. Baierl, M. Hohenleutner, T. Kampfrath, A. K. Zvezdin, A.V. Kimel, R. Huber & R.V. Mikhaylovskiy, 'Nonlinear spin control by terahertz-driven', Nature Photonics, 3 oktober 2016, doi: 10.1038/nphoton.2016.181