Millimeterbølge fotonik med terahertz halvlederlasere

Mængden af ​​trådløs teletrafik forventes at stige i den nærmeste fremtid med en konstant stigning i datatrafik og tilsvarende nødvendige stigninger i båndbredde. Det er derfor blevet bydende nødvendigt at øge fotonfrekvensen til de øvre områder af millimeter (mmWave) -området, hvilket svarer til frekvenser mellem 30 GHz og 300 GHz.

Millimeterbølgegenerering ved hjælp af fotoniske teknikker har hidtil været begrænset til brugen af ​​nær-infrarøde lasere, der nedkonverteres til mmWave-regionen. Imidlertid, sådanne metoder nyder i øjeblikket ikke fordel af en monolitisk arkitektur og lider under den store forskel i fotonergier mellem det nær-infrarøde og mmWave-område, at vi kaldte kvantefejl, som i sidste ende kan begrænse konverteringseffektiviteten. Terahertz (THz) bølgeregion, med fotoner med lavere energier, er dog meget tilpasset. I øvrigt, vi ved, hvordan vi genererer dem takket være en kompakt miniaturiseret enhed, kvantekaskadelaserne (QCL'erne). Disse lasere har iboende andre fordele i denne henseende:deres ultrahurtige dynamik og høje ulineariteter åbner mulighed for innovativt at integrere både laseraktion og mmWave -generation i en enkelt enhed.

I denne artikel, LPENS-forskere fra Nano-THz-gruppen, i samarbejde med teams af C2N, NEST i Pisa, ONERA i Palaiseau og University of Leeds har vist intracavity mmWave -generation inden for THz QCL'er over et hidtil uset område på 25 GHz til 500 GHz. Vigtigere, dette arbejde åbner mulighed for kompakte, lav støj mmWave generation ved hjælp af THz frekvenskamme.