激光頻率梳可能是Wi-Fi的未來
Wi-Fi和移動(dòng)電話數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)增長(zhǎng),但除非能夠增加無線連接的容量,否則所有流量必然會(huì)導(dǎo)致無法承受的瓶頸。 即將到來的5G網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)臨時(shí)解決方案,但不是一個(gè)長(zhǎng)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(zhǎng)。以太赫茲頻率傳播的數(shù)據(jù)可能比現(xiàn)在的無線傳輸速度快數(shù)百倍。 2017年,哈佛大學(xué)John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)的研究人員發(fā)現(xiàn),量子級(jí)聯(lián)激光器中的紅外頻率梳可以提供產(chǎn)生太赫茲頻率的新方法。現(xiàn)在,這些研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的量子級(jí)聯(lián)激光頻率梳現(xiàn)象,這種現(xiàn)象可以使這些器件可以作為有效編碼信息的集成發(fā)射器或接收器。 該研究發(fā)表在Optica(“Time-dependent population inversion gratings in laser frequency combs”)中。 在量子級(jí)聯(lián)激光器的紅外頻率梳中,不同頻率的光一起拍打產(chǎn)生微波輻射。 (圖片來源:Jared Sisler /哈佛大學(xué)) “這項(xiàng)工作是對(duì)于激光操作方式的一次徹底的思考模式轉(zhuǎn)換!睉(yīng)用物理學(xué)的Robert L. Wallace教授,Vinton Hayes電氣工程高級(jí)研究員,論文的資深作者Federico Capasso說。 “這種新現(xiàn)象將激光器(一種以光學(xué)頻率工作的設(shè)備)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉l率的高級(jí)調(diào)制器,這對(duì)于有效利用通信系統(tǒng)中的帶寬具有重要的技術(shù)意義! 頻率梳是廣泛使用的高精度工具,用于測(cè)量和檢測(cè)光的不同頻率(也就是光的顏色)。與傳統(tǒng)的激光器發(fā)射單一頻率不同,這些激光器同時(shí)發(fā)射多個(gè)頻率,均勻地排列成類似于梳齒。今天,從測(cè)量特定分子的指紋到檢測(cè)遙遠(yuǎn)的系外行星,光頻梳被用于各種領(lǐng)域。 然而,這項(xiàng)研究對(duì)激光器的光輸出并不感興趣。 “我們感興趣的是激光內(nèi)部發(fā)生的事情,包括激光器的電子骨架,”SEAS博士后研究員,這篇論文的第一作者M(jìn)arco Piccardo說。“我們首次展示了一種在光學(xué)波長(zhǎng)上的激光器能作為微波器件。” 在激光器內(nèi)部,不同頻率的光一起拍頻產(chǎn)生微波輻射。研究人員發(fā)現(xiàn),激光腔內(nèi)的光會(huì)導(dǎo)致電子以微波頻率振蕩 - 這是在通信頻譜范圍內(nèi)。這些振蕩可以通過外部調(diào)制,將信息編碼到載波信號(hào)上。 |