Les ondes térahertz, situées entre les micro-ondes et la lumière infrarouge, sont largement utilisées dans les outils d’imagerie et les systèmes de communication sans fil. Cependant, générer des signaux térahertz forts et continus avec des dispositifs électroniques existants reste un défi. Pour produire des signaux térahertz fiables, les ingénieurs utilisent souvent des multiplicateurs de fréquence, dont certains circuits reposent sur des diodes à barrière Schottky, fonctionnant grâce à un contact électrique unidirectionnel entre métal et semi-conducteur.

Bien que les multiplicateurs de fréquence basés sur des diodes à barrière Schottky aient obtenu certains résultats, la capacité de traitement d’énergie d’un dispositif à diode unique reste limitée. Pour l’augmenter, les ingénieurs tentent de connecter plusieurs diodes en série, mais la distribution inégale du champ électromagnétique entre les diodes en série affecte l’efficacité et la stabilité.

Des chercheurs de l’Université d’électronique et de technologie de Chine ont récemment proposé une nouvelle conception de chaîne de diodes qui résout ce problème en remodelant le champ électromagnétique local pour une distribution uniforme le long de la chaîne. L’article présente cette chaîne de diodes en forme de C asymétrique. Les résultats montrent que cette chaîne offre une efficacité de multiplication de fréquence supérieure à celle de la plupart des multiplicateurs basés sur des diodes.

Zhou Hongji, Zhou Tianchi et leurs collègues écrivent dans l’article : « Les multiplicateurs de fréquence basés sur des diodes à barrière Schottky peuvent générer du rayonnement térahertz, offrant une puissance élevée et pouvant être intégrés dans des systèmes entièrement solides. Cependant, la puissance de sortie de ces dispositifs est limitée par la capacité de traitement d’une diode unique. Bien que la connexion en série et la synthèse de puissance puissent augmenter la puissance térahertz, une distribution inégale des champs entre les diodes entraîne une baisse d’efficacité et une panne prématurée. »

Pour surmonter ces limites, les chercheurs ont conçu une chaîne de diodes à structure bilatérale en forme de C, dont la forme asymétrique améliore le flux du champ électromagnétique. Grâce à des simulations et des tests en laboratoire, ils ont constaté que cette chaîne atteint une efficacité élevée de multiplication de fréquence térahertz, soulignant son potentiel en tant que multiplicateur. Les auteurs déclarent : « Notre structure de chaîne de diodes bilatérale asymétrique en forme de C peut ajuster la distribution du champ électromagnétique local, améliorant l’efficacité de conversion. L’efficacité de multiplication de fréquence du dispositif final atteint 38 %, avec une puissance de sortie supérieure à 300 mW à 170 GHz. »