科学家们刚刚发现了一种利用石墨烯提高无线速度的新方法

研究人员利用石墨烯在太赫兹频率转换方面取得了突破，为超高速无线通信和先进信号处理开辟了新的可能性。

他们的工作重点是克服非线性太赫兹光学的先前限制，这是迈向高效6G技术的关键一步。

解锁太赫兹波在通信中的力量

渥太华大学的一个研究小组已经开发出新的方法来改善石墨烯结构中太赫兹（THz）波的频率转换。他们的工作可能会带来更快、更有效的无线通信和信号处理技术。

太赫兹波存在于电磁波谱的远红外区域，具有广泛的应用。它们可以穿透不透明材料，使其在安全和质量控制方面具有非侵入性成像的价值。此外，它们在无线通信方面具有巨大的潜力。太赫兹非线性光学的进步 —— 改变电磁波频率的技术 —— 对高速无线网络的发展至关重要，包括未来的6G系统。

太赫兹技术正在迅速发展，预计将在医疗保健、通信、安全和质量控制方面发挥关键作用。渥太华大学物理学副教授Jean-Michel Ménard和他的团队开发了将电磁信号转换为更高振荡频率的设备。这一突破有助于弥合传统GHz电子和新兴太赫兹光子学之间的差距，使我们更接近下一代通信系统。

基于石墨烯的太赫兹频率转换的突破

这些发现发表在《光：科学与应用》杂志上，展示了增强石墨烯基器件中太赫兹非线性的创新策略。“这项研究标志着在提高太赫兹频率转换器效率方面迈出了重要一步，这是多光谱太赫兹应用的一个关键方面，特别是6G等通信系统的未来，”Ménard教授说，他与渥太华大学的研究员Ali Maleki和Robert W.Boyd，以及来自拜罗伊特大学（德国）和Iridian spectral Technologies的Moritz B.Heindl和Georg Herink合作完成了该项目。

利用石墨烯独特的光学特性

这项新研究展示了利用石墨烯独特光学特性的方法，石墨烯是一种由单层碳原子组成的新兴量子材料。这种2D材料可以无缝集成到设备中，从而实现信号处理和通信的新应用。

之前结合太赫兹光和石墨烯的工作主要集中在基本的光-物质相互作用上，经常研究实验中单个参数的影响。由此产生的非线性效应极其微弱。为了克服这一局限性，Ménard教授和他的同事们结合了多种创新方法来增强非线性效应，并充分利用石墨烯的独特性质。

拓展太赫兹技术的未来

“我们的实验平台和新颖的设备架构提供了探索石墨烯以外的大量材料的可能性，并有可能确定新的非线性光学机制，”渥太华大学超快太赫兹小组的博士生Ali Maleki补充道，他为这项研究收集和分析了结果。

“这种研究和开发对于改进太赫兹频率转换技术，并最终将该技术集成到实际应用中至关重要，特别是对于实现高效的芯片集成非线性太赫兹信号转换器，这将推动未来的通信系统。”

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