| 0 |
|
Исследователи сделали прорыв в области управления терагерцовыми квантовыми каскадными лазерами, что может привести к передаче данных со скоростью 100 Гб/с - примерно в тысячу раз быстрее, чем Fast Ethernet, работающий со скоростью 100 Мб/с.
Что отличает терагерцовые квантовые каскадные лазеры от других лазеров, так это то, что они излучают свет в терагерцовом диапазоне электромагнитного спектра. Они имеют приложения в области спектроскопии, где используются в химическом анализе.
Лазеры также могут в конечном итоге обеспечить сверхбыструю беспроводную связь с короткими транзитными участками, где большие наборы данных должны передаваться через медгородки или между исследовательскими центрами в университетах, или в спутниковой связи.
Чтобы иметь возможность отправлять данные с такими высокими скоростями, лазеры должны модулироваться очень быстро: включаться и выключаться или пульсировать около 100 миллиардов раз в секунду.
Инженеры и ученые до сих пор не смогли разработать способ достижения этого.
Исследовательская группа из Университета Лидса и Университета Ноттингема считает, что они нашли способ обеспечить сверхбыструю модуляцию, комбинируя силу акустических и световых волн. Они опубликовали свои выводы в Nature Communications.
Джон Каннингем (John Cunningham), профессор наноэлектроники в Лидсе, сказал: «Это захватывающее исследование. В настоящее время система для модуляции квантового каскадного лазера приводится в действие с помощью электричества, но эта система имеет ограничения.
По иронии судьбы, та же электроника, которая обеспечивает модуляцию, обычно тормозит скорость модуляции. Разрабатываемый нами механизм опирается вместо этого на акустические волны».
Квантовый каскадный лазер очень эффективен. Когда электрон проходит через оптический компонент лазера, он проходит через серию «квантовых ям», где уровень энергии электрона падает и излучается фотон, или импульс световой энергии.
Один электрон способен излучать несколько фотонов. Именно этот процесс контролируется во время модуляции.
Вместо внешней электроники команды исследователей из университетов Лидса и Ноттингема использовали акустические волны для колебания квантовых ям внутри квантового каскадного лазера.
Акустические волны генерировались при воздействии импульса другого лазера на алюминиевую пленку. Это заставляло пленку расширяться и сжиматься, посылая механическую волну через квантовый каскадный лазер.
Тони Кент (Tony Kent), профессор физики в Ноттингеме, сказал: «По сути, мы использовали акустическую волну, чтобы встряхнуть сложные электронные состояния внутри квантового каскадного лазера. Затем мы могли видеть, что его терагерцовый световой поток изменялся акустической волной».
Профессор Каннингем добавил: «Мы не достигли ситуации, когда мы могли бы остановить и полностью запустить поток, но мы смогли управлять светоотдачей в диапазоне нескольких процентов, что является отличным началом. Мы считаем, что с дальнейшим уточнением мы сможем разработать новый механизм для полного контроля излучения фотонов от лазера и, возможно, даже интегрировать структуры, генерирующие звук, с терагерцовым лазером, так что внешний источник звука не потребуется».
Профессор Кент отметил, что этот результат открывает новую область для физики и инженерии, объединяющуюся в исследовании взаимодействия терагерцового звука и световых волн, которые могут иметь реальные технологические приложения.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
