你從來(lái)沒(méi)聽迪安·馬丁這么說(shuō)過(guò)，哈佛大學(xué)約翰·a·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究人員通過(guò)半導(dǎo)體激光器無(wú)線傳輸了馬丁經(jīng)典作品《Volare》的錄音，這是激光首次被用作無(wú)線頻率發(fā)射器。

在2019年4月24日《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上發(fā)表的一篇論文中，研究人員展示了一種可以無(wú)線發(fā)射微波、調(diào)節(jié)微波并接收外部射頻信號(hào)的激光器。

羅伯特l華萊士(Robert L. Wallace)應(yīng)用物理學(xué)教授、海洋大學(xué)(SEAS)電子工程高級(jí)研究員、該研究的高級(jí)作者費(fèi)德里科卡帕索(Federico Capasso)說(shuō)：這項(xiàng)研究為新型混合電子-光子器件打開了大門，是邁向超高速Wi-Fi的第一步。這項(xiàng)研究建立在Capasso實(shí)驗(yàn)室之前的研究基礎(chǔ)上，2017年研究人員發(fā)現(xiàn)量子級(jí)聯(lián)激光器中的紅外頻率梳可以用來(lái)產(chǎn)生太赫茲頻率，即電磁頻譜的亞毫米波，其傳輸數(shù)據(jù)的速度可以比現(xiàn)在的無(wú)線平臺(tái)快數(shù)百。

2018年研究小組發(fā)現(xiàn)量子級(jí)聯(lián)激光頻率梳也可以作為綜合發(fā)射器或接收器，有效地編碼信息?，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)找到了一種從激光頻率梳中提取和傳輸無(wú)線信號(hào)的方法。傳統(tǒng)激光器只發(fā)射一個(gè)頻率的光，而激光頻率梳與之不同，它同時(shí)發(fā)射多個(gè)頻率，間隔均勻，類似梳子的齒。2018年研究人員發(fā)現(xiàn)，在激光內(nèi)部，不同頻率的光相互撞擊產(chǎn)生微波輻射。激光腔內(nèi)的光使電子以微波頻率振蕩——這是在通信頻譜之內(nèi)。

海洋研究所(SEAS)博士后、論文第一作者馬可·皮卡多(Marco Piccardo)說(shuō)：如果你想把這個(gè)設(shè)備用于Wi-Fi，需要能夠把有用的信息放入微波信號(hào)中，并從設(shè)備中提取這些信息。傳輸微波信號(hào)的新設(shè)備首先需要的是天線。因此，研究人員在該設(shè)備的頂部電極上蝕刻了一個(gè)缺口，創(chuàng)造了一個(gè)偶極天線(就像舊電視頂部的兔耳天線)。接下來(lái)，調(diào)制頻率梳來(lái)編碼由梳的拍光產(chǎn)生微波輻射信息。然后，使用天線，微波從設(shè)備輻射出來(lái)，包含編碼的信息。

無(wú)線電信號(hào)由喇叭天線接收，過(guò)濾后發(fā)送到計(jì)算機(jī)。研究人員還證明了激光射電可以接收信號(hào)，研究小組能夠利用來(lái)自另一個(gè)設(shè)備的微波信號(hào)遠(yuǎn)程控制激光行為。這種集多種功能于一體的集成設(shè)備對(duì)無(wú)線通信有著巨大的潛力。雖然太赫茲無(wú)線通信的夢(mèng)想還很遙遠(yuǎn)，但這項(xiàng)研究提供了一個(gè)清晰的路線圖，展示了如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自: 哈佛大學(xué)John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院

參考期刊文獻(xiàn):《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》

DOI: 10.1073/pnas.1903534116

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