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鐳射光頻梳可能是Wi

在量子級聯雷射器中的紅外頻率梳內部, 不同頻率的光一起拍打產生了微波輻射

Wi-Fi和蜂窩資料流程量呈指數增長, 但除非能夠增加無線連接的容量,

否則未來的無線資料傳輸將面臨瓶頸。

即將推出的5G網路是一個臨時解決方案, 但不是一個長期解決方案。 為此, 研究人員專注于太赫茲頻率, 即電磁波譜的亞毫米波長。 乙太赫茲頻率傳播的資料可能比現在的無線傳送速率快數百倍。

2017年, 哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院(SEAS)的研究人員發現, 量子級聯雷射器中的紅外頻率梳可以提供產生太赫茲頻率的新方法。 現在, 這些研究人員已經發現了一種新的量子級聯鐳射梳齒現象, 這種現象可以使這些器件能夠充當有效編碼資訊的集成發射器或接收器。

最新一期的《光學》雜誌刊登了這項發現。

應用物理學家Federico Capasso說:“這項研究將雷射器(一種工作在光學頻率的器件)轉變為微波頻率下的高級調製器,

這對通信系統中的頻寬的有效利用產生出了技術層面的實際意義。 ”

頻率梳是廣泛使用的高精度工具, 用於測量和檢測不同頻率(又稱顏色)。 與傳統的雷射器發射單一頻率不同, 這些雷射器同時發射多個頻率, 均勻間隔以模仿梳齒。 今天, 從測量特定分子的指紋到檢測遙遠的系外行星, 光頻梳被用於各種領域。

然而, 這項研究對雷射器的光輸出不感興趣。

博士後研究員Marco Piccardo說:“我們對雷射器內部發生的事情感興趣, 包括雷射器的電子骨架。 我們首次展示了一種在光學波長上的雷射器微波器件。 ”

在雷射器內部, 不同頻率的光一起拍打產生微波輻射。 研究人員發現, 鐳射腔內的光導致電子以微波頻率振盪。

這些振盪可以被外部調製以將資訊編碼到載波信號上。

Piccardo說:“這種功能以前從未在鐳射中得到證實。 我們已經證明, 雷射器可以充當所謂的正交調製器, 允許通過單一頻率通道同時發送兩條不同的資訊, 並在通信鏈路的另一端連續進行檢索。 目前, 由於有限的頻寬, 太赫茲信號源具有嚴重的局限性, 這一發現為頻率梳開闢了一個全新的發展方向, 並可能在不久的將來導致無線通訊的太赫茲源出現。 ”

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