Detection of zeptojoule terahertz pulses for 6G technologies
The presentation will be in English / La présentation sera en anglais.
Detection of zeptojoule terahertz pulses for 6G technologies.
Abstract:
We review efforts made at the Ultrafast Terahertz Lab at the University of Ottawa under the supervision of Prof. Jean-Michel Ménard and Dr. Angela Gamouras (NRC) towards demonstrating a high-sensitivity room-temperature detection scheme for terahertz (THz) radiation. This approach is based on nonlinear optical frequency conversion of THz to near-infrared (NIR) frequency. The upconverted NIR photons are spectrally resolved using a monochromator and detected using a commercial single-photon detector sensitive in the NIR. We detect THz pulses with energies as low as 1.4 zJ (10-21 J) which corresponds to 1.5 photons per pulse at a frequency of 2 THz when averaged over only 50,000 pulses. The development of such high-sensitivity detection schemes will pave the way towards room-temperature THz single-photon detection, THz quantum technologies and wireless communications. We explore the THz band as a possible solution to meet the ever-growing demand of high data transfer rates for sixth and next generation (6G) wireless communications. At these frequencies, one of the disadvantages is strong absorption due to water vapour. However, we have identified seven bands with high spectral transmission between 1 THz and 3 THz under normal atmospheric conditions. We classify these bands into three categories based on the THz propagation distance for different applications: 1. Short, 2. Mid and 3. Long-range communications.
------------------------------------------------------------------------
Détection d'impulsions térahertz zeptojoules pour les technologies 6G.
Résumé :
Nous passons en revue les efforts déployés au laboratoire Ultrafast Terahertz de l'Université d'Ottawa sous la supervision du professeur Jean-Michel Ménard et de la Dre Angela Gamouras (CNRC) pour démontrer un système de détection à haute sensibilité à température ambiante pour le térahertz (THz). Cette approche est basée sur la conversion de fréquence optique non linéaire du THz en fréquence proche infrarouge (NIR). Les photons NIR convertis sont résolus spectralement à l'aide d'un monochromateur et détectés à l'aide d'un détecteur commercial à photon unique sensible dans le NIR. Nous détectons des impulsions THz avec des énergies aussi faibles que 1,4zJ (10-21 J), ce qui correspond à 1,5 photons par impulsion à une fréquence de 2 THz en moyenne sur seulement 50 000 impulsions. Le développement de tels systèmes de détection à haute sensibilité ouvrira la voie à la détection de photons uniques THz à température ambiante, aux technologies quantiques THz et aux communications sans fil. Nous explorons la bande THz comme solution possible pour répondre à la demande toujours croissante de débits de transfert de données élevés pour les communications sans fil de sixième et prochaine génération (6G). A ces fréquences, un des inconvénients est la forte absorption due à la vapeur d'eau. Cependant, nous avons identifié sept bandes à transmission spectrale élevée entre 1 THz et 3 THz dans des conditions atmosphériques normales. Nous classons ces bandes en trois catégories en fonction de la distance de propagation THz pour différentes applications : 1. Communications courtes, 2. Moyennes et 3. Communications longue portée.
Eeswar Kumar Yalavarthi Aswin Vishnu Radhan
About / A propos
The High Throughput and Secure Networks (HTSN) Challenge program is hosting regular virtual seminar series to promote scientific information sharing, discussions, and interactions between researchers.
Le programme Réseaux Sécurisés à Haut Débit (RSHD) organise régulièrement des séries de séminaires virtuels pour promouvoir le partage d’informations scientifiques, les discussions et les interactions entre chercheurs.
Date and Time
Location
Hosts
Registration
- Date: 26 Nov 2024
- Time: 01:00 PM to 02:00 PM
- All times are (UTC-05:00) Eastern Time (US & Canada)
-
Add Event to Calendar
- Contact Event Hosts
- Co-sponsored by National Research Council, Canada. Optonique.
- Starts 10 November 2024 12:00 AM
- Ends 26 November 2024 11:00 AM
- All times are (UTC-05:00) Eastern Time (US & Canada)
- No Admission Charge
Speakers
Eeswar Kumar Yalavarthi of University of Ottawa
Detection of zeptojoule terahertz pulses for 6G technologies.
Abstract:
We review efforts made at the Ultrafast Terahertz Lab at the University of Ottawa under the supervision of Prof. Jean-Michel Ménard and Dr. Angela Gamouras (NRC) towards demonstrating a high-sensitivity room-temperature detection scheme for terahertz (THz) radiation. This approach is based on nonlinear optical frequency conversion of THz to near-infrared (NIR) frequency. The upconverted NIR photons are spectrally resolved using a monochromator and detected using a commercial single-photon detector sensitive in the NIR. We detect THz pulses with energies as low as 1.4 zJ (10-21 J) which corresponds to 1.5 photons per pulse at a frequency of 2 THz when averaged over only 50,000 pulses. The development of such high-sensitivity detection schemes will pave the way towards room-temperature THz single-photon detection, THz quantum technologies and wireless communications. We explore the THz band as a possible solution to meet the ever-growing demand of high data transfer rates for sixth and next generation (6G) wireless communications. At these frequencies, one of the disadvantages is strong absorption due to water vapour. However, we have identified seven bands with high spectral transmission between 1 THz and 3 THz under normal atmospheric conditions. We classify these bands into three categories based on the THz propagation distance for different applications: 1. Short, 2. Mid and 3. Long-range communications.
-------
Résumé :
Nous passons en revue les efforts déployés au laboratoire Ultrafast Terahertz de l'Université d'Ottawa sous la supervision du professeur Jean-Michel Ménard et de la Dre Angela Gamouras (CNRC) pour démontrer un système de détection à haute sensibilité à température ambiante pour le térahertz (THz). Cette approche est basée sur la conversion de fréquence optique non linéaire du THz en fréquence proche infrarouge (NIR). Les photons NIR convertis sont résolus spectralement à l'aide d'un monochromateur et détectés à l'aide d'un détecteur commercial à photon unique sensible dans le NIR. Nous détectons des impulsions THz avec des énergies aussi faibles que 1,4zJ (10-21 J), ce qui correspond à 1,5 photons par impulsion à une fréquence de 2 THz en moyenne sur seulement 50 000 impulsions. Le développement de tels systèmes de détection à haute sensibilité ouvrira la voie à la détection de photons uniques THz à température ambiante, aux technologies quantiques THz et aux communications sans fil. Nous explorons la bande THz comme solution possible pour répondre à la demande toujours croissante de débits de transfert de données élevés pour les communications sans fil de sixième et prochaine génération (6G). A ces fréquences, un des inconvénients est la forte absorption due à la vapeur d'eau. Cependant, nous avons identifié sept bandes à transmission spectrale élevée entre 1 THz et 3 THz dans des conditions atmosphériques normales. Nous classons ces bandes en trois catégories en fonction de la distance de propagation THz pour différentes applications : 1. Communications courtes, 2. Moyennes et 3. Communications longue portée.
Biography:
Eeswar Kumar Yalavarthi is a PhD candidate in the Department of Physics at the University of Ottawa. He completed his BS-MS dual degree in 2021 from the Indian Institute of Science Education and Research, Kolkata. Eeswar has volunteered, presented and participated in several technical conferences and workshops across Canada, United Kingdom and India. His current research focuses on the development of 6G wireless technologies.
---
Eeswar Kumar Yalavarthi est candidat au doctorat au Département de physique de l'Université d'Ottawa. Il a obtenu son double diplôme BS-MS en 2021 à l'Institut indien d'enseignement et de recherche scientifiques de Calcutta. Eeswar a fait du bénévolat, a présenté et participé à plusieurs conférences et ateliers techniques à travers le Canada, le Royaume-Uni et l'Inde. Ses recherches actuelles portent sur le développement des technologies sans fil 6G.
Aswin Vishnu Radhan of University of Ottawa
Detection of zeptojoule terahertz pulses for 6G technologies.
Abstract:
We review efforts made at the Ultrafast Terahertz Lab at the University of Ottawa under the supervision of Prof. Jean-Michel Ménard and Dr. Angela Gamouras (NRC) towards demonstrating a high-sensitivity room-temperature detection scheme for terahertz (THz) radiation. This approach is based on nonlinear optical frequency conversion of THz to near-infrared (NIR) frequency. The upconverted NIR photons are spectrally resolved using a monochromator and detected using a commercial single-photon detector sensitive in the NIR. We detect THz pulses with energies as low as 1.4 zJ (10-21 J) which corresponds to 1.5 photons per pulse at a frequency of 2 THz when averaged over only 50,000 pulses. The development of such high-sensitivity detection schemes will pave the way towards room-temperature THz single-photon detection, THz quantum technologies and wireless communications. We explore the THz band as a possible solution to meet the ever-growing demand of high data transfer rates for sixth and next generation (6G) wireless communications. At these frequencies, one of the disadvantages is strong absorption due to water vapour. However, we have identified seven bands with high spectral transmission between 1 THz and 3 THz under normal atmospheric conditions. We classify these bands into three categories based on the THz propagation distance for different applications: 1. Short, 2. Mid and 3. Long-range communications.
-------
Résumé :
Nous passons en revue les efforts déployés au laboratoire Ultrafast Terahertz de l'Université d'Ottawa sous la supervision du professeur Jean-Michel Ménard et de la Dre Angela Gamouras (CNRC) pour démontrer un système de détection à haute sensibilité à température ambiante pour le térahertz (THz). Cette approche est basée sur la conversion de fréquence optique non linéaire du THz en fréquence proche infrarouge (NIR). Les photons NIR convertis sont résolus spectralement à l'aide d'un monochromateur et détectés à l'aide d'un détecteur commercial à photon unique sensible dans le NIR. Nous détectons des impulsions THz avec des énergies aussi faibles que 1,4zJ (10-21 J), ce qui correspond à 1,5 photons par impulsion à une fréquence de 2 THz en moyenne sur seulement 50 000 impulsions. Le développement de tels systèmes de détection à haute sensibilité ouvrira la voie à la détection de photons uniques THz à température ambiante, aux technologies quantiques THz et aux communications sans fil. Nous explorons la bande THz comme solution possible pour répondre à la demande toujours croissante de débits de transfert de données élevés pour les communications sans fil de sixième et prochaine génération (6G). A ces fréquences, un des inconvénients est la forte absorption due à la vapeur d'eau. Cependant, nous avons identifié sept bandes à transmission spectrale élevée entre 1 THz et 3 THz dans des conditions atmosphériques normales. Nous classons ces bandes en trois catégories en fonction de la distance de propagation THz pour différentes applications : 1. Communications courtes, 2. Moyennes et 3. Communications longue portée.
Biography:
Aswin Vishnu Radhan is a PhD student at the University of Ottawa, working under the supervision of Prof. Jean-Michel Ménard and Dr. Angela Gamouras. He holds an MS in Physics from the University of British Columbia and an MTech in Advanced Material Physics and Engineering from AcSIR, India. His current research focuses on developing sensitive room-temperature detection schemes for THz radiation, with applications aimed at THz quantum technologies.
-------
Aswin Vishnu Radhan est étudiant au doctorat à l'Université d'Ottawa, travaillant sous la supervision du professeur Jean-Michel Ménard et de la Dre Angela Gamouras. Il est titulaire d'une maîtrise en physique de l'Université de la Colombie-Britannique et d'un MTech en physique et ingénierie des matériaux avancés d'AcSIR, en Inde. Ses recherches actuelles portent sur le développement de systèmes de détection sensibles à température ambiante pour le rayonnement THz, avec des applications destinées aux technologies quantiques THz.
Due to limited spaces onlines, registered IEEE members will get priority to access the webinar. / En raison du nombre limité de places en ligne, les membres de l'IEEE inscrits seront prioritaires pour accéder au webinaire.