激光频率梳可能是Wi-Fi的未来

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Wi-Fi和蜂窝数据流量呈指数增长,但除非能增加无线链路的容量,否则所有的流量必然会导致不可接受的瓶颈。

即将到来的5G网络是暂时的解决方案,但不是长期解决方案。为此,研究人员关注的是太赫兹频率,即电磁频谱的亚毫米波波长。以太赫兹频率传播的数据比现在的无线传输速度快几百倍。

2017,哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的研究人员发现量子级联激光器中的红外频率梳可以提供一种产生太赫兹频率的新方法。现在,这些研究人员已经发现了一种量子级联激光频率梳的新现象,这将允许这些器件充当能够有效地编码信息的集成发射器或接收器。

“这项工作代表了激光器运行方式的完全范式转变,”应用物理学Robert L. Wallace和Federico Capasso教授,电气工程高级研究员、论文的资深作者Robert L. Wallace说。这种新的现象将激光器——一种在光频率下工作的器件转换成微波频率下的先进调制器,这对于在通信系统中有效地利用带宽具有技术意义。

频率梳被广泛使用,用于测量和检测不同频率的高精度工具——光的颜色。与发射单个频率的传统激光器不同,这些激光器同时发射多个频率,均匀间隔以类似梳齿。今天,光学频率梳子用于测量特定分子的指纹,以探测遥远的系外行星。

然而,这项研究对激光的光输出不感兴趣。

“我们对激光的电子骨架中的激光产生了什么兴趣,”海洋的博士后研究员和论文的第一作者Marco Piccardo说,“我们第一次显示光波长的激光可以作为微波装置工作。”P;

在激光器内部,不同频率的光一起产生微波辐射。研究人员发现,激光腔内的光导致电子在微波频率下振荡,这是在通信频谱内的。这些振荡可以被外部调制以将信息编码到载波信号上。

Piccardo说:“这种功能以前从未在激光中证明过。”“我们已经表明,激光可以起到所谓的正交调制器的作用,允许两个不同的信息通过一个单一的频率信道同时发送,并在通信链路的另一端被依次检索。”

“目前,太赫兹源由于带宽有限而有严重的局限性,”卡帕索说。“这一发现为频率梳开辟了一个全新的方面,并将在不久的将来导致太赫兹源用于无线通信。”

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