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研究人员通过半导体激光器传输数据,打开了超高速Wi-Fi的大门
发布时间:2019-05-21 08:02:46 阅读:158

来源:哈佛大学约翰•保尔森工程与应用科学学院;电子科技大学红外毫米波与太赫兹研究院 崔凯 编译

该装置使用频率梳状激光器无线发射和调制微波。激光器使用不同频率的光一起产生微波辐射。研究人员利用这种现象将一首歌无线发送给接收器。图片来源:Marco Piccardo / Harvard SEAS。

    你从来没有以这种方式听过Dean Martin的讲话。

    来自哈佛大学约翰•保尔森工程与应用科学学院的研究人员首次将激光用作射频发射器,通过半导体激光器无线传输了马丁经典的“Volare”录音。

    研究人员在“美国国家科学院院刊”上发表的一篇论文中展示了一种可以无线发射微波,对微波进行调制并接收外部射频信号的激光器。

    “这项研究为新型混合电子光子器件打开了大门,是迈向超高速Wi-Fi的第一步”。费德里科卡帕索(Federico Capasso)说,应用物理学教授和文顿海斯(Vinton Hayes)电气工程高级研究员罗伯特L.华莱士(Robert L. Wallace)也是该项研究的资深作者。

    这项研究建立在Capasso实验室之前的工作基础之上。 2017年,研究人员发现,量子级联激光器中的红外频率梳可用于产生太赫兹频率,即电磁频谱中的亚毫米波长,其传输数据的速度可以比现在的无线平台快数百倍。 在2018年,该团队发现量子级联激光频率梳还可以作为集成发射器或接收器来有效地编码信息。

    现在,研究人员已经找到了一种从激光频率梳中提取和传输无线信号的方法。

    与传统激光器发射单一频率光的不同,激光频率梳同时发射多个频率,间距均匀,类似于梳齿。在2018年,研究人员发现,在激光器内部,不同频率的光一起发射产生微波辐射。激光腔内的光使电子以微波频率振荡,而微波频率在通信频谱内。

    “如果你想将这个设备用于Wi-Fi,你需要在微波信号中输入有用的信息,并从设备中提取信息,”SEAS的博士后研究员,该论文的第一作者Marco Piccardo说。

    新设备传输微波信号首先需要的是天线。因此,研究人员在设备的顶部电极上蚀刻了一个间隙,创建了一个偶极天线(就像旧电视机顶部的兔耳)。接下来,他们调制频率梳以编码由梳子的发射光产生的微波辐射的信息。然后,使用天线,微波从包含编码信息的设备辐射出去。无线电信号由喇叭天线接收、过滤并发送到计算机。

    研究人员还证明激光无线电可以接收信号。该团队能够利用其他设备发出的微波信号远程控制激光器的行为。

    “这种一体化的集成设备在无线通信方面有着巨大的前景,”Piccardo说。 “虽然离实现太赫兹无线通信的梦想还有一段路要走,但这项研究提供了一个清晰的路线图,展示了如何实现这一目标。”

    哈佛大学技术开发办公室已经保护了与该项目有关的知识产权,并正在探索商业化机会。

 
 

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