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使用声光产生超快速的数据传输

研究人员在太赫兹量子级联激光器的控制方面取得了突破,可以以每秒100吉比特的速率传输数据,这比以每秒100兆位的速度运行的快速以太网快约一千倍。

使用声光产生超快速的数据传输

太赫兹量子级联激光器与其他激光器的区别在于,它们在电磁频谱的太赫兹范围内发射光。它们可用于光谱学领域,用于化学分析。

激光还可以最终提供超快速,短跳的无线链接,其中大型数据集必须在医院校园之间或大学的研究机构之间或在卫星通信中进行传输。

为了能够以这些增加的速度发送数据,需要非常快速地调制激光器:打开和关闭或每秒产生约1000亿次脉冲。

迄今为止,工程师和科学家还没有找到实现这一目标的方法。

利兹大学和诺丁汉大学的一个研究小组认为,他们已经找到了一种结合声波和光波功率的超快调制方式。他们今天在《自然通讯》上发表了他们的发现。

利兹大学纳米电子学教授约翰·坎宁安(John Cunningham)说:“这是令人兴奋的研究。目前,用于调制量子级联激光器的系统是电驱动的,但是该系统有局限性。

Aniela Dunn博士将激光及其支架固定在她的手掌中。信用:利兹大学

具有讽刺意味的是,提供调制的同一电子设备通常会阻碍调制速度。我们正在开发的机制反而依赖于声波。”

量子级联激光器非常有效。当电子通过激光的光学组件时,它会通过一系列的“量子阱”,其中电子的能级下降,并发射出光子或光能脉冲。

一个电子能够发射多个光子。在调制期间控制的是该过程。

利兹大学和诺丁汉大学的研究人员并未使用外部电子设备,而是使用声波来振动量子级联激光器内部的量子阱。

该声波通过从另一激光脉冲在铝薄膜的冲击产生。这导致薄膜膨胀和收缩,从而通过量子级联激光器发出机械波。

诺丁汉大学物理学教授托尼·肯特说:“本质上,我们所做的是利用声波来摇动量子级联激光器内部的复杂电子状态。然后我们可以看到其太赫兹光输出被声波改变了。”

坎宁安教授补充说:“我们没有达到可以完全停止并开始流动的情况,但是我们能够将光输出控制在几个百分点,这是一个很好的开始。

“我们相信,通过进一步完善,我们将能够开发出一种新的机制,以完全控制激光器的光子发射,甚至可以与太赫兹激光器集成产生声音的结构,从而不需要外部声源。”

肯特教授说:“这一结果为物理学和工程学开辟了一个新的领域,使他们可以探索太赫兹声波和光波的相互作用,这可能具有实际的技术应用。”

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