Forskere overfører data via en halvlederlaser, åbner døren til ultrahøjhastigheds Wi-Fi

Du har aldrig hørt Dean Martin sådan.

Forskere fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences overførte en optagelse af Martins klassiske "Volare" trådløst via en halvlederlaser - første gang en laser er blevet brugt som en radiofrekvenssender.

I et papir offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences , forskerne demonstrerede en laser, der kan udsende mikrobølger trådløst, modulere dem, og modtage eksterne radiofrekvenssignaler.

"Forskningen åbner døren for nye typer hybrid elektroniske-fotoniske enheder og er det første skridt mod ultrahøjhastigheds-Wi-Fi, sagde Federico Capasso, Robert L. Wallace professor i anvendt fysik og Vinton Hayes Senior Research Fellow i elektroteknik, hos SEAS og seniorforfatter af undersøgelsen.

Denne forskning bygger på tidligere arbejde fra Capasso Lab. I 2017, forskerne opdagede, at en infrarød frekvenskam i en kvantekaskadelaser kunne bruges til at generere terahertz -frekvenser, submillimeterbølgelængderne i det elektromagnetiske spektrum, der kunne flytte data hundredvis af gange hurtigere end nutidens trådløse platforme. I 2018, teamet fandt ud af, at kvantekaskade -laserfrekvenskamme også kunne fungere som integrerede sendere eller modtagere til effektivt at kode oplysninger.

Nu, forskerne har fundet ud af en måde at ekstrahere og transmittere trådløse signaler fra laserfrekvenskamme.

I modsætning til konventionelle lasere, som udsender en enkelt lysfrekvens, laserfrekvenskamme udsender flere frekvenser samtidigt, jævnt fordelt for at ligne tænderne på en kam. I 2018, forskerne opdagede, at inde i laseren, de forskellige lysfrekvenser slår sammen for at generere mikrobølgestråling. Lyset inde i laserens hulrum fik elektroner til at svinge ved mikrobølgefrekvenser - som er inden for kommunikationsspektret.

"Hvis du vil bruge denne enhed til Wi-Fi, du skal kunne lægge nyttig information i mikrobølgesignalerne og udtrække disse oplysninger fra enheden, "sagde Marco Piccardo, en postdoktor ved SEAS og første forfatter af papiret.

Det første, den nye enhed havde brug for til at transmittere mikrobølgesignaler, var en antenne. Så, forskerne ætsede et hul ind i enhedens øverste elektrode, oprette en dipolantenne (som kaninørerne på toppen af ​​et gammelt tv). Næste, de modulerede frekvenskammen til at kode oplysninger om mikrobølgestrålingen skabt af kamens slaglys. Derefter, ved hjælp af antennen, mikrobølgerne udstråles fra enheden, indeholdende de kodede oplysninger. Radiosignalet modtages af en hornantenne, filtreret og sendt til en computer.

Forskerne demonstrerede også, at laserradioen kunne modtage signaler. Teamet kunne fjernstyre laserens adfærd ved hjælp af mikrobølgesignaler fra en anden enhed.

"Dette alt-i-en, integreret enhed har et stort løfte om trådløs kommunikation, "sagde Piccardo." Mens drømmen om terahertz trådløs kommunikation stadig er en vej væk, denne forskning giver en klar køreplan, der viser, hvordan man kommer dertil. "

Harvard Office of Technology Development har beskyttet den intellektuelle ejendomsret i forbindelse med dette projekt og undersøger muligheder for kommercialisering.